Lavoro Forza d'inerzia
Salve a tutti ho questa domanda..
Durante la caduta la forza di inerzia di un oggetto che cade compie, nel riferimento dell'oggetto stesso, un lavoro:
-negativo
-nullo
-positivo
E se il sistema di riferimento fosse la terra (quindi sistema di riferimento inerziale) è corretto dire che il lavoro della Forza d'inerzia è nullo????
Mi sapete dire qual è la risposta e perchè? Perchè si parla di Forza d'inerzia?
Grazie mille
Durante la caduta la forza di inerzia di un oggetto che cade compie, nel riferimento dell'oggetto stesso, un lavoro:
-negativo
-nullo
-positivo
E se il sistema di riferimento fosse la terra (quindi sistema di riferimento inerziale) è corretto dire che il lavoro della Forza d'inerzia è nullo????
Mi sapete dire qual è la risposta e perchè? Perchè si parla di Forza d'inerzia?
Grazie mille
Risposte
Innanzitutto vediamo di metterci d'accordo sulla "forza d'inerzia". Dovrebbe essere quella forza (fittizia se vogliamo) che percepisce un oggetto quando un suo sistema che lo contiene viene accelerato. Esempio classico, i passeggeri di un autobus che frena, percepiscono una forza che li spinge in avanti.
Detto ciò, però un corpo che cade, lo fa perchè è sottoposto ad una campo uniformemente accelerato che è un'altra cosa.
Un oggetto che cade in un campo gravitazionale non percepisce alcuna forza, quindi direi che il lavoro è nullo. Sarà corretto ?
Detto ciò, però un corpo che cade, lo fa perchè è sottoposto ad una campo uniformemente accelerato che è un'altra cosa.
Un oggetto che cade in un campo gravitazionale non percepisce alcuna forza, quindi direi che il lavoro è nullo. Sarà corretto ?
Innanzitutto :
Un "riferimento inerziale" è, per definizione, un riferimento nel quale vale il Primo Principio della Dinamica: un corpo, abbandonato in tale riferimento senza che su di esso agisca alcuna forza (quindi, libero da forze, cioè da interazioni con altri corpi) rimane in quiete o in moto rettilineo uniforme.
Questa definizione vale sia in Meccanica classica che in Meccanica relativistica. Vale sempre.
Poi, si possono "scegliere" dei riferimenti inerziali. Per esempio, nel caso della Terra, si assume che, per fenomeni di breve durata in cui la rotazione della Terra sia trascurabile e il moto orbitale attorno al Sole si possa ritenere "rettilineo uniforme" per tutta la durata del fenomeno, si assume che un riferimento con origine in un punto della Terra e assi permanentemente orientati verso le "stelle fisse" sia un riferimento inerziale. Ma questa è una scelta, non una definizione.
Naturalmente, in questo caso bisogna fare i conti con la onnipresente gravità terrestre. Un corpo nel riferimento terrestre non è veramente libero da forze, perché "pesa" . E allora se vogliamo trattare problemi di Meccanica dove non entri la gravità dobbiamo innanzitutto equilibrare il peso in qualche modo, per applicare le leggi del moto di Newton. Negli esercizi di Meccanica spesso si legge : sia dato un piano orizzontale liscio , su cui si trova un corpo.....: ecco, il piano orizzontale liscio serve per equilibrare il peso del corpo, e allora possiamo studiare per esempio fenomeni di urto riguardanti il corpo.
Cio detto, nei riferimenti "inerziali" non esistono forze inerziali, o apparenti che dir si voglia.
Le forze inerziali nascono quando il riferimento in cui si considera il corpo non è un riferimento inerziale. Cioè quando il riferimento stesso è in moto accelerato rispetto a qualunque altro rif. inerziale. Ad esempio, l'autobus in frenata (rispetto alla Terra) è un riferimento non inerziale, e nasce questa forza di inerzia che accelera in avanti le persone.
Se nell'autobus ci fosse un tavolo liscio, e sul tavolo una pallina, che fin quando il bus si muove di m.r.u. è in quiete sul tavolo, durante la frenata un osservatore solidale all'autobus (che ora non è piu un rif inerziale) vede che la pallina si mette in moto accelerando, e attribuisce tale accelerazione ad una forza, che esiste solo nel rif non inerziale, ed è dovuta alla non inerzialita del riferimento stesso. Ma un osservatore esterno, piantato a terra ( la terra è rif inerziale) dice che la pallina sta continuando nel moto r.u. che aveva prima, fin quando non cade dal tavolo (o sbatte nella parete anteriore, se il tavolo è addossato a tale parete). L'osservatore terrestre quindi non vede alcuna forza inerziale agente sulla pallina.
Sappi pero che molti storcono il muso, e non sono d'accordo sul fatto che le forze inerziali siano "reali" , cioè "esistono", poiché ritengono che le uniche forze "vere" siano le tre interazioni fondamentali : elettrodebole, nucleare forte, gravitazionale.
È vero comunque che le forze inerziali esistono solo in un riferimento non inerziale, e non obbediscono al principio di azione e reazione.
Nel caso del corpo che cade verso terra, l'osservatore inerziale terrestre deve calcolare il solo lavoro positivo della forza peso. Non ha senso parlare di lavoro della forza di inerzia per tale osservatore.
Ti consiglio di studiare attentamente questo capitolo di Meccanica Classica di Giovanni Tonzig.
http://www.giovannitonzig.it/integrazio ... lativa.pdf
Esiste poi un altro punto di vista, molto più moderno e, secondo me, molto più carino : le forze non esistono proprio, in nessun riferimento. È il punto di vista della Relatività.
Nel frattempo, guardati questo video, che dimostra chiaramente che cosa vuol dire "assenza di peso" , su cui Einstein ha costruito la sua teoria, andando ben oltre il punto di vista newtoniano. Naturalmente l'assenza di peso si può giustificare anche con la Meccanica classica.
http://www.youtube.com/watch?v=RbKYX-wu ... e=youtu.be
Un "riferimento inerziale" è, per definizione, un riferimento nel quale vale il Primo Principio della Dinamica: un corpo, abbandonato in tale riferimento senza che su di esso agisca alcuna forza (quindi, libero da forze, cioè da interazioni con altri corpi) rimane in quiete o in moto rettilineo uniforme.
Questa definizione vale sia in Meccanica classica che in Meccanica relativistica. Vale sempre.
Poi, si possono "scegliere" dei riferimenti inerziali. Per esempio, nel caso della Terra, si assume che, per fenomeni di breve durata in cui la rotazione della Terra sia trascurabile e il moto orbitale attorno al Sole si possa ritenere "rettilineo uniforme" per tutta la durata del fenomeno, si assume che un riferimento con origine in un punto della Terra e assi permanentemente orientati verso le "stelle fisse" sia un riferimento inerziale. Ma questa è una scelta, non una definizione.
Naturalmente, in questo caso bisogna fare i conti con la onnipresente gravità terrestre. Un corpo nel riferimento terrestre non è veramente libero da forze, perché "pesa" . E allora se vogliamo trattare problemi di Meccanica dove non entri la gravità dobbiamo innanzitutto equilibrare il peso in qualche modo, per applicare le leggi del moto di Newton. Negli esercizi di Meccanica spesso si legge : sia dato un piano orizzontale liscio , su cui si trova un corpo.....: ecco, il piano orizzontale liscio serve per equilibrare il peso del corpo, e allora possiamo studiare per esempio fenomeni di urto riguardanti il corpo.
Cio detto, nei riferimenti "inerziali" non esistono forze inerziali, o apparenti che dir si voglia.
Le forze inerziali nascono quando il riferimento in cui si considera il corpo non è un riferimento inerziale. Cioè quando il riferimento stesso è in moto accelerato rispetto a qualunque altro rif. inerziale. Ad esempio, l'autobus in frenata (rispetto alla Terra) è un riferimento non inerziale, e nasce questa forza di inerzia che accelera in avanti le persone.
Se nell'autobus ci fosse un tavolo liscio, e sul tavolo una pallina, che fin quando il bus si muove di m.r.u. è in quiete sul tavolo, durante la frenata un osservatore solidale all'autobus (che ora non è piu un rif inerziale) vede che la pallina si mette in moto accelerando, e attribuisce tale accelerazione ad una forza, che esiste solo nel rif non inerziale, ed è dovuta alla non inerzialita del riferimento stesso. Ma un osservatore esterno, piantato a terra ( la terra è rif inerziale) dice che la pallina sta continuando nel moto r.u. che aveva prima, fin quando non cade dal tavolo (o sbatte nella parete anteriore, se il tavolo è addossato a tale parete). L'osservatore terrestre quindi non vede alcuna forza inerziale agente sulla pallina.
Sappi pero che molti storcono il muso, e non sono d'accordo sul fatto che le forze inerziali siano "reali" , cioè "esistono", poiché ritengono che le uniche forze "vere" siano le tre interazioni fondamentali : elettrodebole, nucleare forte, gravitazionale.
È vero comunque che le forze inerziali esistono solo in un riferimento non inerziale, e non obbediscono al principio di azione e reazione.
Nel caso del corpo che cade verso terra, l'osservatore inerziale terrestre deve calcolare il solo lavoro positivo della forza peso. Non ha senso parlare di lavoro della forza di inerzia per tale osservatore.
Ti consiglio di studiare attentamente questo capitolo di Meccanica Classica di Giovanni Tonzig.
http://www.giovannitonzig.it/integrazio ... lativa.pdf
Esiste poi un altro punto di vista, molto più moderno e, secondo me, molto più carino : le forze non esistono proprio, in nessun riferimento. È il punto di vista della Relatività.
Nel frattempo, guardati questo video, che dimostra chiaramente che cosa vuol dire "assenza di peso" , su cui Einstein ha costruito la sua teoria, andando ben oltre il punto di vista newtoniano. Naturalmente l'assenza di peso si può giustificare anche con la Meccanica classica.
http://www.youtube.com/watch?v=RbKYX-wu ... e=youtu.be
"Quinzio":
Innanzitutto vediamo di metterci d'accordo sulla "forza d'inerzia". Dovrebbe essere quella forza (fittizia se vogliamo) che percepisce un oggetto quando un suo sistema che lo contiene viene accelerato. Esempio classico, i passeggeri di un autobus che frena, percepiscono una forza che li spinge in avanti.
Detto ciò, però un corpo che cade, lo fa perchè è sottoposto ad una campo uniformemente accelerato che è un'altra cosa.
Un oggetto che cade in un campo gravitazionale non percepisce alcuna forza, quindi direi che il lavoro è nullo. Sarà corretto ?
penso che dipenda da quale riferimento prendiamo..se ne prendo uno inerziale, la forza d'inerzia non esiste e fa lavoro nullo. Io ho pensato che prendendo come riferimento l'oggetto accelerato, la forza d'inerzia faccia lavoro negativo. però non sono sicura.(è come se io sono dentro una macchina e sopra ci sono delle valigie.Ad un tratto freno e le valigie vengono sparate in avanti. Un osservato esterno direbbe che siccome alle valigie non ho applicato nessuna forza esse per inerzia mantengono quella velocità iniziale. Per me che sono dentro la macchina e quindi in un sistema accelerato è come se una forza sia stata applicata ad esse.questa è la forza d'inerzia che mi aiuta a spiegare il fenomeno) Nel caso del corpo che cade mi confondo.
Grazie
"navigatore":
Nel caso del corpo che cade verso terra, l'osservatore inerziale terrestre deve calcolare il solo lavoro positivo della forza peso. Non ha senso parlare di lavoro della forza di inerzia per tale osservatore.
Ti ringrazio per l'introduzione anche se mi era già tutto chiaro. Il fatto è che a queste domande io ci devo dare una risposta secca poi quando mi sarà richiesto spiegherò il perchè ho dato quella risposta. Quindi devo scegliere 3 opzioni.
Il testo dice "nel riferimento dell'oggetto stesso "...quindi penso che si riferisca ad un sistema non inerziale e quindi una forza d'inerzia esiste..ma qual è???? è questo che voglio capire. Se invece non fosse specificato "nel riferimento dell'oggetto stesso " io direi che LA FORZA D'INERZIA NON ESISTE perchè l'osservatore è a terra (sistema di rif inerziale). Quindi in questo caso il lavoro fatto da essa è nullo.
Grazie
Martina, perkè skrivi kosí? Ti hanno detto, spero, ke devi skrivere non kome quando usi il telefonino con le tue amike!
Allora, rifletti; che vuol dire : "nel riferimento dell'oggetto stesso? " Se capisci questo, cioè se capisci qual è il "riferimento dell'oggetto stesso", capisci pure...tutto il resto.
Ti aiuto. Il riferimento "dell'oggetto stesso" ha l'origine in un punto dell'oggetto, gli assi solidali all'oggetto, e cade insieme con esso nel campo gravitazionale terrestre, senza ruotare.
Per facilitarti il compito: supponi di avere un ascensore in caduta libera verso terra, e dentro l'ascensore una mela, che cade anch'essa verso terra con la stessa $\vecg$. Quindi la mela rispetto all'ascensore è in quiete, cioè in equilibrio.
Il riferimento costituito dai tre spigoli dell'ascensore è il rif. dell'oggetto-mela stesso (salvo una diversa origine).
La Meccanica classica dice che l'ascensore in caduta libera nel campo gravitazionale terrestre è un riferimento in moto accelerato, quindi non inerziale. In questo riferimento, la forza relativa agente sulla mela è nulla.
Allora, rifletti; che vuol dire : "nel riferimento dell'oggetto stesso? " Se capisci questo, cioè se capisci qual è il "riferimento dell'oggetto stesso", capisci pure...tutto il resto.
Ti aiuto. Il riferimento "dell'oggetto stesso" ha l'origine in un punto dell'oggetto, gli assi solidali all'oggetto, e cade insieme con esso nel campo gravitazionale terrestre, senza ruotare.
Per facilitarti il compito: supponi di avere un ascensore in caduta libera verso terra, e dentro l'ascensore una mela, che cade anch'essa verso terra con la stessa $\vecg$. Quindi la mela rispetto all'ascensore è in quiete, cioè in equilibrio.
Il riferimento costituito dai tre spigoli dell'ascensore è il rif. dell'oggetto-mela stesso (salvo una diversa origine).
La Meccanica classica dice che l'ascensore in caduta libera nel campo gravitazionale terrestre è un riferimento in moto accelerato, quindi non inerziale. In questo riferimento, la forza relativa agente sulla mela è nulla.
"navigatore":
Allora, rifletti; che vuol dire : "nel riferimento dell'oggetto stesso? " Se capisci questo, cioè se capisci qual è il "riferimento dell'oggetto stesso", capisci pure...tutto il resto.
Ti aiuto. Il riferimento "dell'oggetto stesso" ha l'origine in un punto dell'oggetto, gli assi solidali all'oggetto, e cade insieme con esso nel campo gravitazionale terrestre, senza ruotare.
Per facilitarti il compito: supponi di avere un ascensore in caduta libera verso terra, e dentro l'ascensore una mela, che cade anch'essa verso terra con la stessa $\vecg$. Quindi la mela rispetto all'ascensore è in quiete, cioè in equilibrio.
Il riferimento costituito dai tre spigoli dell'ascensore è il rif. dell'oggetto-mela stesso (salvo una diversa origine).
La Meccanica classica dice che l'ascensore in caduta libera nel campo gravitazionale terrestre è un riferimento in moto accelerato, quindi non inerziale. In questo riferimento, la forza relativa agente sulla mela è nulla.
Ecco! Ci ero arrivata al fatto che il riferimento preso in considerazione fosse non inerziale!!
Hai detto che la mela (nel caso che il riferimento è solidale con l'oggetto che cade) è in quiete. La risultante delle Forze ad essa applicate è zero. Ma allora posso dire che la Forza d'inerzia bilancia esattamente la Forza di gravità. Quindi fa lavoro negativo (cioè opposto a quello fatto dalla Forza di gravità verso il basso).
Dimmi se sbaglio o no.
Infatti.
fa lavoro negativo.
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