Quantità di moto non si conserva in assenza di forze esterne

Newton_1372
mettiamo che una pallina venga lanciata verso l'alto, e che un condotto fornisca l'accelerazione centripeta necessaria per farle modificare la direzione della velocità fino a renderla parallela all'asse delle ascisse, e supponiamo che il modulo della velocità rimanga costante. Supponiamo inoltre che per effetto di quest'ultimo il condotto sia libero di traslare solo verso y, cioè la direzione verticale.

Poichè non c'è nessuna forza esterna (consideriamo il sistema condotto + pallina) la quantità di moto si dovrebbe conservare.

$\vec P_0 = \vec P_1$
$\vec P_(0pal)+\vec P_(0tub) =\vec P_(1pal)+\vec P_(1tub)$
$(0,mv_0) + (0,0) = (mv_0,0)+(0,MV)$

dovremmo quindi avere l'uguaglianza tra i due vettori
$(0,mv_0) = (mv_0,MV)$

cosa palesemente impossibile, perchè dovrei avere $0=mv_0$.

Dove sta l'errore? Perchè la quantità di moto non si conserva, anche se abbiamo considerato un sistema "largo abbastanza" da poter assumere nulla la somma delle forze esterne?

Risposte
Falco5x
Ci sono diverse pecche in questo ragionamento.
Se ho capito bene il condotto è un tubo curvo che accoglie la pallina con il ramo verticale e poi la costringe a scorrere lungo la parte curva (supponiamo un arco di circonferenza di 90°) fino al ramo orizzontale sparandola fuori.
Siccome non parli di forza di gravità immaginiamo che l'esperimento si svolga nello spazio.

Allora per prima cosa la pallina quando percorre il ramo orizzontale non ha velocità solo orizzontale, perché ha anche una velocità verticale uguale alla velocità verticale del tubo. La quantità di moto verticale totale si conserva, ma a secondo membro devi aggiungere la massa della pallina moltiplicata per la velocità verticale finale, uguale a quella del tubo, mentre la velocità orizzontale della pallina diminuisce di conseguenza, poiché il modulo della velocità deve rimanere costante.

In secondo luogo poiché dici che il tubo è vincolato a muoversi secondo l'asse y soltanto, significa che il suo moto lungo l'asse x è impedito da un vincolo, una guida verticale liscia lungo la quale il tubo scorre. Allora questa guida fornisce al tubo la forza orizzontale (reazione del vincolo) che permette al sistema complessivo tubo + pallina di cambiare la quantità di moto orizzontale dal valore iniziale zero al valore finale diverso da zero.

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