Le forze di inerzia esistono o non esistono (Fisica vs Meccanica applicata)
Salve ragazzi, perdonate il titolo ma ci stava 
Esco da un corso di fisica fatto al primo anno in cui il prof diceva che le forze di inerzia non esistono e che dipendono solo dal sistema di riferimento in cui osservo il fenomeno, per poi passare al corso di meccanica applicata in cui un altro mi dice che "esistono e come!" e si scaricano sui vincoli.
Qualcuno potrebbe aiutarmi a chiarire il disordine che si è creato nella mia testa? Nella cinematica avevo già visto la grande importanza delle accelerazioni relative, ma le forze di inerzia? le dovrei considerare solo in un sistema di riferimento solidale al membro che si muove,mica sempre? com'è che ora mi vengono a dire che ESISTONO?
Esco da un corso di fisica fatto al primo anno in cui il prof diceva che le forze di inerzia non esistono e che dipendono solo dal sistema di riferimento in cui osservo il fenomeno, per poi passare al corso di meccanica applicata in cui un altro mi dice che "esistono e come!" e si scaricano sui vincoli.
Qualcuno potrebbe aiutarmi a chiarire il disordine che si è creato nella mia testa? Nella cinematica avevo già visto la grande importanza delle accelerazioni relative, ma le forze di inerzia? le dovrei considerare solo in un sistema di riferimento solidale al membro che si muove,mica sempre? com'è che ora mi vengono a dire che ESISTONO?
Risposte
La legge scoperta 300 anni fa da Newton dice che $F=ma$.
Tutto il resto è chiacchera.
Se uno sostiene il contrario, faccia degli esperimenti e pubblichi i risultati.
Quello che dice il prof. Tizio Caio ha poca importanza, detto a 50 studenti chiusi dentro un'aula.
Tutto il resto è chiacchera.
Se uno sostiene il contrario, faccia degli esperimenti e pubblichi i risultati.
Quello che dice il prof. Tizio Caio ha poca importanza, detto a 50 studenti chiusi dentro un'aula.
Premetto che quello che sto per dire è valido solo nell'ambito della meccanica Newtoniana. Così forse evito spiacevoli esperienze fatte in precedenza.
Dal terzo principio si deduce che se un corpo è soggetto ad una forza allora ci deve essere qualcosa che applica tale forza.
Quindi una forza per essere tale non solo deve provocare un'accelerazione, ma deve essere applicata da qualcuno. Insomma affinchè si possa parlare di una foza ci devono essere almeno due corpi che interagiscono (ripeto, a scanso di equivoci, che stiamo all'inteno della fisica Newtoniana).
La carattertstica essenziale delle forze apparenti (o inerziali) è che non esiste nessuno che le applichi; cioè non esiste un'interazione meccanica che provochi quella forza. Si chiamano forze perchè si vedono corpi dotati di accelerazioni (dovute al riferimento non inerziale), Ma mancano però di una proprietà fondamentale senza la quale salta il terzo principio della dinamica (l'unico dei tre principi valido anche in riferimenti non inerziali) e quindi usciamo fuori dalla meccanica newtoniana. Non si può quindi parlare quindi di forze reali.
Se alla meccanica newtoniana aggiungiamo il principio di Mach allora si può imputare la forza inerziale ad una qualche influenza della distribuzione delle masse dell'intero universo. Il principio però non ci rivela La natura di questa influenza (gravitazionale?).
Einstein con la sua Relatività Generale pensava di aver formalizzato il principio Machiano ma poi si è scoperto che questo non era del tutto esatto. Diciamo che la Relatività Generale non è in contraddizione con il principio di Mach.
Se vuoi una trattazione semplice matematicamente, ma approfondita dal punto di vista delle argomentazioni va su:
http://schiaulini.blogspot.it/2013/02/d ... ali-e.html
Dal terzo principio si deduce che se un corpo è soggetto ad una forza allora ci deve essere qualcosa che applica tale forza.
Quindi una forza per essere tale non solo deve provocare un'accelerazione, ma deve essere applicata da qualcuno. Insomma affinchè si possa parlare di una foza ci devono essere almeno due corpi che interagiscono (ripeto, a scanso di equivoci, che stiamo all'inteno della fisica Newtoniana).
La carattertstica essenziale delle forze apparenti (o inerziali) è che non esiste nessuno che le applichi; cioè non esiste un'interazione meccanica che provochi quella forza. Si chiamano forze perchè si vedono corpi dotati di accelerazioni (dovute al riferimento non inerziale), Ma mancano però di una proprietà fondamentale senza la quale salta il terzo principio della dinamica (l'unico dei tre principi valido anche in riferimenti non inerziali) e quindi usciamo fuori dalla meccanica newtoniana. Non si può quindi parlare quindi di forze reali.
Se alla meccanica newtoniana aggiungiamo il principio di Mach allora si può imputare la forza inerziale ad una qualche influenza della distribuzione delle masse dell'intero universo. Il principio però non ci rivela La natura di questa influenza (gravitazionale?).
Einstein con la sua Relatività Generale pensava di aver formalizzato il principio Machiano ma poi si è scoperto che questo non era del tutto esatto. Diciamo che la Relatività Generale non è in contraddizione con il principio di Mach.
Se vuoi una trattazione semplice matematicamente, ma approfondita dal punto di vista delle argomentazioni va su:
http://schiaulini.blogspot.it/2013/02/d ... ali-e.html
Dal momento che hai detto segui in corso di meccanica applicata deduco che, come me, sei intento nella lunga scalata di ingegneria.
concordo pienamente con quinzio. semplicemente F=ma
Le forze di inerzia sono uno strumento matematico che noi adottiamo per far tornare le leggi della dinamica in assenza di forze scambiate tra due corpi. noi deduciamo questo perchè sappiamo di essere in un sistema di rif non inerziale. se fai i conti, probabilmente li farai a mecc applicata, vedrai che vengono fuori delle cose di valore non nullo se facendo delle derivate sai di non essere in un sistema di rif non inerziale.
parlando ora da ing, molto spesso capita di mettersi a "sedere sull'oggetto" per il calcolo delle caratteristiche di sollecitazione, per questo, che un oggetto si rompa perchè pigiato o perchè è stata la forza di inerzia(anche se non esiste) non te ne frega un tubo. l'oggetto non si deve rompere, e se lo fa son cazzi amari. quindi, in quest'ottica, le forze di inerzia costituiscono un carico noto che deve essere sopportate dal pezzo.
concordo pienamente con quinzio. semplicemente F=ma
Le forze di inerzia sono uno strumento matematico che noi adottiamo per far tornare le leggi della dinamica in assenza di forze scambiate tra due corpi. noi deduciamo questo perchè sappiamo di essere in un sistema di rif non inerziale. se fai i conti, probabilmente li farai a mecc applicata, vedrai che vengono fuori delle cose di valore non nullo se facendo delle derivate sai di non essere in un sistema di rif non inerziale.
parlando ora da ing, molto spesso capita di mettersi a "sedere sull'oggetto" per il calcolo delle caratteristiche di sollecitazione, per questo, che un oggetto si rompa perchè pigiato o perchè è stata la forza di inerzia(anche se non esiste) non te ne frega un tubo. l'oggetto non si deve rompere, e se lo fa son cazzi amari. quindi, in quest'ottica, le forze di inerzia costituiscono un carico noto che deve essere sopportate dal pezzo.
Gazie di tutte le risposte. Eugenio è quello che più ha colto proprio ciò che volevo sentire. Anche se non esiste la forza di inerzia ha il suo effetto, e queso si scarica sui vincoli. Se ho una manovella che si muove un omega altissima, quindi ci sarà una forza che si scarica sui vincoli di cui dovrò tenere conto, prima che voli in testa a qualcuno.
L'affermazione del mio porf era solo per l' ambito ingegneristico probabilmente, quindi chiedo scusa ai fisici a cui ho fatto rizzare i capelli con la mia domanda
.
L'affermazione del mio porf era solo per l' ambito ingegneristico probabilmente, quindi chiedo scusa ai fisici a cui ho fatto rizzare i capelli con la mia domanda
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La fisica è fisica; non c'è quella degli ingegneri e quella dei fisici.
Se ti trovi su un autobus che frena bruscamente e sei legato strettamente alla poltrona, esiste una forza REALE che agisce su di te, in quanto stai frenando assieme all'autobus e ci deve essere pur qualcuno che ti sta frenando. E' l'autobus tramite le cinture e l'attrito con la poltrona. Questa forza è diretta all'indietro perchè ti sta frenando. tu naturamente applicherai una forza uguale e contraria sull'autobus e quindi diretta in avanti. Come vedi in un riferimento non inerziale le forze reali ci sono eccome, ma non c'entrano niente con le forze inerziali. Nel nostro esempio infatti la forza apparente sarebbe applicata su di te, ma diretta in avanti, e non c'è nessuno che la applica.
Se ti trovi su un autobus che frena bruscamente e sei legato strettamente alla poltrona, esiste una forza REALE che agisce su di te, in quanto stai frenando assieme all'autobus e ci deve essere pur qualcuno che ti sta frenando. E' l'autobus tramite le cinture e l'attrito con la poltrona. Questa forza è diretta all'indietro perchè ti sta frenando. tu naturamente applicherai una forza uguale e contraria sull'autobus e quindi diretta in avanti. Come vedi in un riferimento non inerziale le forze reali ci sono eccome, ma non c'entrano niente con le forze inerziali. Nel nostro esempio infatti la forza apparente sarebbe applicata su di te, ma diretta in avanti, e non c'è nessuno che la applica.
Forse è una questione di definizione...
In sistemi di riferimento non inerziali le forze apparenti possono essere misurate direttamente, spesso vistosi gli effetti.
Ciò suggerisce la reale esistenza (definizione operativa di grandezza fisica)....
Si è già discusso di ciò in passato nel forum...
Saluti
Mino
In sistemi di riferimento non inerziali le forze apparenti possono essere misurate direttamente, spesso vistosi gli effetti.
Ciò suggerisce la reale esistenza (definizione operativa di grandezza fisica)....
Si è già discusso di ciò in passato nel forum...
Saluti
Mino
@ Donkeyshot93
Non ho nessuna voglia di ritornare a far polemiche con chi ti ha risposto, una sola volta basta e avanza.
Leggiti innanzitutto questo esempio, che tempo fa presi, riassumendolo e adattandolo, da un testo di Fisica universitario abbastanza diffuso :
Nel vagone di un treno che viaggia a velocità costante v⃗ =cost rispetto alla Terra, c'è un lungo tavolo perfettamente liscio, addossato alla parete anteriore, su cui è posata una biglia anch'essa liscia, in quiete rispetto al vagone e ad un osservatore M (=mobile) in esso presente.
A terra , vicino ai binari, c'è un altro osservatore F (= fisso).
Ad un certo punto il vagone inizia a frenare, con decelerazione costante, fino all'arresto.
La biglia B, che era ferma rispetto ad M, muta la sua velocità rispetto al vagone accelerando e percorre il tavolo a velocita crescente, fino a urtare la parete.
M dice che, essendo cambiato lo stato di quiete di B rispetto a lui, una forza ha agito e l'ha fatta accelerare, pur non essendoci alcun sistema fisico che agisce su B ( una molla, una attrazione gravitazionale o elettrica...). E chiama "forza di inerzia" questa azione. E che si tratti di una forza è fuori di dubbio, poichè c'è bisogno di un'altra forza uguale e contraria, quella della parete, per arrestare la biglia e tenerla nuovamente in equilibrio rispetto al vagone.
Invece l'osservatore F a terra dice : la B ha continuato a muoversi con la velocità v⃗ che aveva prima, finchè non le è stata applicata una forza da parte della parete, di tipo impulsivo, per arrestarla col treno.
Come si vede, la "forza inerziale" è presa in considerazione solo da M, come causa dell'accelerazione di B, non dall'osservatore inerziale F. Per questo le forze inerziali sono dovute alla "non-inerzialità" del riferimento.
Sappi comunque questo : le due descrizioni, quella dell'osservatore inerziale F e quella dell'osservatore non inerziale M, sono perfettamente equivalenti.
Nel riferimento non inerziale, nascono forze "inerziali", dette anche "apparenti" o "fittizie", che sono dovute proprio alla non-inerzialità del riferimento. Esse scompaiono passando ad un riferimento inerziale, perciò sono dette "fittizie" .
Ciò non toglie che hanno effetti reali, molto consistenti, come dice Mino.
Altrimenti, succederebbe quello che hai detto tu : "la forza di inerzia non esiste, ma ha effetti reali" .
E ti chiedo: ma quando mai un effetto non dipende da una causa? Da chi è data la " reale" azione che tu eserciti sulle cinture che ti tengono legate al sedile nell'autobus?
Ti hanno detto : "Nessun agente reale applica a te la forza di inerzia. Perciò la forza di inerzia non esiste".
MA che cosa è "reale" , che cosa vuol dire?
La forza di inerzia è dovuta alla "non-inerzialità" del riferimento. Non a una interazione di tipo gravitazionale o elettromagnetica. D'accordo.
È il principio di causalità, lo vogliamo negare ? No, vero?
In verità, ci sarebbe tanto da discutere sul significato di "forza", per arrivare a capire che "inerzia" e "gravitazione" sono due aspetti della stessa medaglia. Ma lasciamo stare questo argomento, per carità !
Ma se ci dobbiamo attenere alla definizione classica di "causa fisica che modifica lo stato di quiete o moto rettilineo uniforme", ovvero causa una tensione per equilibrare un'altra forza (nell'esempio del bus, la forza che ti frena è equilibrata dalla tensione che tu eserciti sulla cintura), per me la forza di inerzia ha tutto il diritto di esistere, e ha pari dignità di forza "reale", se con questo aggettivo vogliamo indicare che "esiste".
Qualcuno dice che è solo per comodità, o per artifizio matematico, che si parla di forza centrifuga, di forza di Coriolis…
Però nei riferimenti accelerati ci sono delle forze reali: come le vogliamo chiamare ? Forze Pinco Pallino? Per me va bene.
Ti auguro di diventare un bravo ingegnere, Don. Avrai a che fare, nello studio della Meccanica delle Macchine, con "forze di inerzia alternative e rotative del primo e del secondo ordine" . Avrai a che fare con "dischi rotanti calcolati a forza centrifuga" . Avrai a che fare con pompe centrifughe…..Una marea di roba, ti assicuro!
In definitiva, ti suggerisco di adattarti alle circostanze : se il tuo prof di Meccanica ti dice che "esistono e come!", contraddicendo ciò che dicono i puristi della Fisica, adeguati. L'importante è capirsi.
Non ho nessuna voglia di ritornare a far polemiche con chi ti ha risposto, una sola volta basta e avanza.
Leggiti innanzitutto questo esempio, che tempo fa presi, riassumendolo e adattandolo, da un testo di Fisica universitario abbastanza diffuso :
Nel vagone di un treno che viaggia a velocità costante v⃗ =cost rispetto alla Terra, c'è un lungo tavolo perfettamente liscio, addossato alla parete anteriore, su cui è posata una biglia anch'essa liscia, in quiete rispetto al vagone e ad un osservatore M (=mobile) in esso presente.
A terra , vicino ai binari, c'è un altro osservatore F (= fisso).
Ad un certo punto il vagone inizia a frenare, con decelerazione costante, fino all'arresto.
La biglia B, che era ferma rispetto ad M, muta la sua velocità rispetto al vagone accelerando e percorre il tavolo a velocita crescente, fino a urtare la parete.
M dice che, essendo cambiato lo stato di quiete di B rispetto a lui, una forza ha agito e l'ha fatta accelerare, pur non essendoci alcun sistema fisico che agisce su B ( una molla, una attrazione gravitazionale o elettrica...). E chiama "forza di inerzia" questa azione. E che si tratti di una forza è fuori di dubbio, poichè c'è bisogno di un'altra forza uguale e contraria, quella della parete, per arrestare la biglia e tenerla nuovamente in equilibrio rispetto al vagone.
Invece l'osservatore F a terra dice : la B ha continuato a muoversi con la velocità v⃗ che aveva prima, finchè non le è stata applicata una forza da parte della parete, di tipo impulsivo, per arrestarla col treno.
Come si vede, la "forza inerziale" è presa in considerazione solo da M, come causa dell'accelerazione di B, non dall'osservatore inerziale F. Per questo le forze inerziali sono dovute alla "non-inerzialità" del riferimento.
Sappi comunque questo : le due descrizioni, quella dell'osservatore inerziale F e quella dell'osservatore non inerziale M, sono perfettamente equivalenti.
Nel riferimento non inerziale, nascono forze "inerziali", dette anche "apparenti" o "fittizie", che sono dovute proprio alla non-inerzialità del riferimento. Esse scompaiono passando ad un riferimento inerziale, perciò sono dette "fittizie" .
Ciò non toglie che hanno effetti reali, molto consistenti, come dice Mino.
Altrimenti, succederebbe quello che hai detto tu : "la forza di inerzia non esiste, ma ha effetti reali" .
E ti chiedo: ma quando mai un effetto non dipende da una causa? Da chi è data la " reale" azione che tu eserciti sulle cinture che ti tengono legate al sedile nell'autobus?
Ti hanno detto : "Nessun agente reale applica a te la forza di inerzia. Perciò la forza di inerzia non esiste".
MA che cosa è "reale" , che cosa vuol dire?
La forza di inerzia è dovuta alla "non-inerzialità" del riferimento. Non a una interazione di tipo gravitazionale o elettromagnetica. D'accordo.
È il principio di causalità, lo vogliamo negare ? No, vero?
In verità, ci sarebbe tanto da discutere sul significato di "forza", per arrivare a capire che "inerzia" e "gravitazione" sono due aspetti della stessa medaglia. Ma lasciamo stare questo argomento, per carità !
Ma se ci dobbiamo attenere alla definizione classica di "causa fisica che modifica lo stato di quiete o moto rettilineo uniforme", ovvero causa una tensione per equilibrare un'altra forza (nell'esempio del bus, la forza che ti frena è equilibrata dalla tensione che tu eserciti sulla cintura), per me la forza di inerzia ha tutto il diritto di esistere, e ha pari dignità di forza "reale", se con questo aggettivo vogliamo indicare che "esiste".
Qualcuno dice che è solo per comodità, o per artifizio matematico, che si parla di forza centrifuga, di forza di Coriolis…
Però nei riferimenti accelerati ci sono delle forze reali: come le vogliamo chiamare ? Forze Pinco Pallino? Per me va bene.
Ti auguro di diventare un bravo ingegnere, Don. Avrai a che fare, nello studio della Meccanica delle Macchine, con "forze di inerzia alternative e rotative del primo e del secondo ordine" . Avrai a che fare con "dischi rotanti calcolati a forza centrifuga" . Avrai a che fare con pompe centrifughe…..Una marea di roba, ti assicuro!
In definitiva, ti suggerisco di adattarti alle circostanze : se il tuo prof di Meccanica ti dice che "esistono e come!", contraddicendo ciò che dicono i puristi della Fisica, adeguati. L'importante è capirsi.
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