Una domanda

Sk_Anonymous
Salve

Aggiungo "una domanda ingenua"
L'ambiente e' lo spazio fuori da campi gravitazionali.
Se si crea una gravita' artificiale mettendo ad esempio in rotazione opportuna un sistema circolare (immaginate una astronave a forma di disco che ruota attorno al centro creando in "periferia" un effetto gravitazionale tipo "rotor" ricreando ad eventuali passeggeri
un ambiente equivalente a quello sulla terra) tutto il sistema, se fosse in accelerazione costante nello spazio anche a valori importanti (ma non di interesse relativistico)
potrebbe far variare le condizioni gravitazionali dei passeggeri?
Una risposta l'ho chiara ma mi interessava il pensiero di altri.
Grazie

Risposte
Faussone
Se oltre all'accelerazione centripeta c'è un'accelerazione aggiuntiva costante questa si farebbe sentire come forza apparente e contribuirebbe alla "gravità" percepita.
Ma forse non ho capito la domanda....

In ogni caso per simulare al meglio la gravità terrestre occorrerebbe un "rotor" molto grande che giri molto lentamente, questo per minimizzare effetti indesiderati come la differenza di gravità tra testa e piedi e la forza di Coriolis che darebbe fastidio sia quando ci si muove sia anche perché si farebbe sentire se di entità non sufficientemente bassa anche nel flusso sanguigno.

Sk_Anonymous
Salve

Vorrei entrare dentro il rotor che possa ruotare ad una velocita' tale da far risentire su di me gli effetti gravitazionali .
Ho in mano una palla e sono "schiacciato" sulla parete interna del rotor con una accelerazione g.
Se lancio la palla trascurando la gravita' "normale" che la farebbe accelerare verso il fondo del rotor questa mi ritornerebbe indietro?
Se si nel frattempo io mi saro' spostato e quindi non riuscirei a riprenderla.
Ora se facciamo ruotare il rotor con la base non adagiata al suolo ma normale al suolo stesso quando mi trovo alla massima distanza da terra con una velocita' opportuna del rotor per un momento potrei fluttuare dalla mia posizione tenendo conto che sarei soggetto alla accelerazione di gravita' e alla accelerazione indotta dal rotor.
Sono giuste queste considerazioni?
Grazie

Faussone
"Mistero":
Salve

Vorrei entrare dentro il rotor che possa ruotare ad una velocita' tale da far risentire su di me gli effetti gravitazionali .
Ho in mano una palla e sono "schiacciato" sulla parete interna del rotor con una accelerazione g.
Se lancio la palla trascurando la gravita' "normale" che la farebbe accelerare verso il fondo del rotor questa mi ritornerebbe indietro?
Se si nel frattempo io mi saro' spostato e quindi non riuscirei a riprenderla.


La palla è sottoposta sì alla forza centrifuga (che ha l'effetto di una "gravità" diretta radialmente) ma anche alla forza di Coriolis per questo quando la lanci essa non percorre rispetto a te una traiettoria verticale e non ti torna in mano.
Dato che la forza di Coriolis è proporzionale alla velocità angolare questo effetto diventa tanto più trascurabile quanto la velocità di rotazione angolare è bassa. Inoltre, poiché la forza centrifuga è proporzionale al raggio, per mantenere una gravità apparente voluta posso compensare una bassa velocità angolare con un grande raggio del rotor, per questo dicevo che occorre un rotor grande che ruoti lentamente per simulare, senza effetti indesiderati, la gravità terrestre nello spazio.


"Mistero":

Ora se facciamo ruotare il rotor con la base non adagiata al suolo ma normale al suolo stesso quando mi trovo alla massima distanza da terra con una velocita' opportuna del rotor per un momento potrei fluttuare dalla mia posizione tenendo conto che sarei soggetto alla accelerazione di gravita' e alla accelerazione indotta dal rotor.
Sono giuste queste considerazioni?
Grazie


Sì: nel tuo sistema di riferimento le forze apparenti (centrifuga e Coriolis) si sommano alle altre forze presenti.

Sk_Anonymous
Se avessi la forza per poter lanciare al posto della palla una massa di 2 tonnellate questa descriverebbe esattamente la stessa traiettoria della palla di prima e arriverebbe a toccare di ritorno la parete del rotor nello stesso tempo (e nello stesso punto) che impiega la palla a parita' di accelerazione iniziale.
(trascurando la forza gravitazionale terrestre)
Utilizzando un rotor "comodo" come quello che hai scritto e trascurando Coriolis le forze mareali sarebbero le stesse sia per la palla che per l'altra massa
esattamente come fuori dal rotor nel campo gravitazionale terrestre.
(Se il "lancio" fosse cosi' potente da far percorrere qualche chilometro in un rotor ideale).
E' cosi'?
Grazie

Faussone
"Mistero":
Se avessi la forza per poter lanciare al posto della palla una massa di 2 tonnellate questa descriverebbe esattamente la stessa traiettoria della palla di prima e arriverebbe a toccare di ritorno la parete del rotor nello stesso tempo (e nello stesso punto) che impiega la palla a parita' di accelerazione iniziale.
(trascurando la forza gravitazionale terrestre)


Sì.

"Mistero":

Utilizzando un rotor "comodo" come quello che hai scritto e trascurando Coriolis le forze mareali sarebbero le stesse sia per la palla che per l'altra massa
esattamente come fuori dal rotor nel campo gravitazionale terrestre.
(Se il "lancio" fosse cosi' potente da far percorrere qualche chilometro in un rotor ideale).
E' cosi'?


Sì. Anche se le forze di marea terrestri sono dovute alla diversa distanza dei punti di un corpo dal centro della terra (mi riferisco ovviamente alle forze di marea dovute solo alla gravità terrestre e non a quelle che causano le maree, da cui si deve il nome, che sono dovute alla gravità della luna) per cui sono sempre trascurabili, mentre nel caso del rotor sono dovute alla diversa distanza dei punti di un corpo dal centro del rotor e sono trascurabili solo a patto che il rotor sia grande, l'altro motivo per cui il rotor deve essere grande e girare lentamente.

Sk_Anonymous
A questo punto forse si intuisce quanto misteriose siano queste forze centrifughe.
Mi sembra di scorgere solo un ente che "vediamo" e che possa essere coinvolto in qualche modo in questo bizzarro comportamento delle masse in un campo gravitazionale o all'interno di un rotor ed e' lo spazio.
Quando lanciamo la palla (lungo la direzione del raggio) nell'esperienza di prima, la logica mi suggerisce che questa dovrebbe arrivare con moto inerziale dall'altra parte del centro percorrendo una distanza pari al diametro del rotor.
O comunque anche a rotor rotante non dovrebbe comparire questa forza che mi tiene contro la parete.
Se sono li' cos'e' che mi spinge li'?
Ecco perche' mi sembra che lo spazio possa dare l'unica spiegazione.
Forse considerazioni simili hanno portato Einstein a trattare lo spazio tempo in modo da esaltarne tutta l'importanza in questo processo.
Una "distorsione" innaturale spazio tempo, aggiungerei anche statica, ha cambiato le leggi forse del buon senso.
Ma si era resa assolutamente necessaria per spiegare l'arcano.
Alla luce di questa discussione mi sarebbe facile dare un'altra interpretazione dello spazio tempo che possa giustificare questo comportamento delle masse.
Ma solo come pensiero.....
Un'altra considerazione che mi sento di fare e' che, riprendendo il rotor di prima e fatto cadere in un campo gravitazionale,
la gravita' all'interno indotta dalla rotazione non verrebbe turbata.
E' cosi?

mircoFN1
"Mistero":
A questo punto forse si intuisce quanto misteriose siano queste forze centrifughe.


se per questo, anche le altre forze, in quanto a misteri, non scherzano affatto.
Ma i misteri di cui parli tu non sono fisica, se mai metafisica.

Sk_Anonymous
Salve
Ho fatto riferimento solo a quelle centrifughe perche' di quelle si stava discutendo.
Ho posto alla fine un quesito al quale pero' non ho avuto risposta, se gentilmente puoi illuminarmi in proposito ti sarei grato.
Il quesito era:Consideriamo un rotor la cui gravita' indotta all'interno sia x e lasciamolo cadere in un campo gravitazionale la gravita' all'interno del rotor cambia il suo valore?
Cioe' se all'interno c'e' un osservatore appoggiato alla parete per gravita' indotta sentira' una variazione della stessa quando il rotor cade in un campo gravitazionale molto forte (ma non di interesse relativistico come potrebbe essere una stella a neutroni).
Non mi sembra metafisica.
Saluti

Sk_Anonymous
Volevo solo aggiungere cio' che ho dimenticato di scrivere nel post precedente e cioe' che la caduta libera del rotor avviene nel rispetto del principio di localita' e quindi in assenza di forze mareali e quindi per un breve tratto.
E' solo una semplice domanda.
Grazie

Faussone
Nel rotor in caduta libera l'unica "gravità" che si sente è quella dovuta alle forze centrifughe, che comunque non hanno niente di tanto misterioso....
Non capisco dove vuoi arrivare: sono cose di cui hai già scritto diverse volte....

Tra l'altro qui c'è un post dove dicevo qualche altra cosa in merito alle forze apparenti (niente che non sia stranoto a chi sa un minimo di fisica).

Se puoi vuoi parlare di relatività generale, per l'ennesima+1 volta, ti dico che devi deciderti a studiare molto di più dato che le nozioni che hai non sono sufficienti per permetterti di andare molto oltre (e studiare non solo la relatività ma anche tutto ciò che ti dà gli strumenti per studiare seriamente la fisica).

Sk_Anonymous
....Si ti prometto che cerchero' di impegnarmi di piu'..... Nel frattempo pero' ti rifaccio la domanda alla quale puoi rispondere solo con un si o un no in quanto la risposta che hai dato non mi e' chiara.
Un osservatore all'interno del rotor e sottoposto alla gravita' indotta dalla rotazione,nelle condizioni descritte, avverte variazioni di accelerazione?
Un'altra cosa poi.....Hai scritto che queste forze centrifughe non sono poi cosi' tanto misteriose......Evidentemente avrai chiare le cause...Ti dispiace esprimerle.
O ti sei talmente abituato a vederle che ormai le hai interiorizzate.
Grazie

Faussone
Bene, perché qui sul forum non puoi trovare tutte le risposte a tutti i dubbi che hai, anche perché alcuni concetti e dubbi sono mal posti o hanno poco senso.

Per tornare alla domanda specifica che fai qui, un osservatore all'interno del rotor in caduta libera non sente alcun effetto gravitazionale, ma solo gli effetti dovuti alla "gravitazione artificiale" indotta dalle forze centrifughe. Insomma il tutto è equivalente a un rotor nello spazio vuoto lontano da campi gravitazionali.

Le forze centrifughe non sono misteriose nel senso che dicevo nel post a cui fa riferimento il link che ti ho messo nel precedente messaggio.: sono presenti solo nel sistema non inerziale e permettono di dare un'interpretazione di quello che accade congruo con la legge di Newton, invece per un osservatore inerziale esterno al rotor queste forze semplicemente non esistono. L'unico "mistero" sta nella difficoltà di definire un sistema inerziale come ho scritto sempre in quell'altro post.

Sk_Anonymous
Vorrei precisare che le domande che ho posto avevano gia' da tempo una risposta simile a quelle che hai dato.
In modo particolare scusami ma volevo anche avere la conferma che conoscessi bene le conseguenze del principio di equivalenza.(Non che ne dubitassi)
Questo perche' potresti capire il mio pensiero, che probabilmente conosci, sul ruolo dello spazio.
In sintesi comunque si parla di forze nella fisica classica e in quella relativistica non si parla forse di proprieta' dello "spazio"(tempo).
Cioe' quando tiro la palla all'interno del rotor si vedono chiaramente queste forze di natura "misteriosa" in quanto la palla ritorna indietro (Coriolis a parte)
Non e' forse vero che Einstein ne ha attribuito la causa ad una deformazione dello spazio(tempo)puntando quindi sullo spazio(tempo) come unico ente responsabile del comportamento delle masse in questa situazione?
Non e' forse vero che esiste un effetto di trascinamento dello spazio quando una massa e' in rotazione in R.G.?
Detto questo se immaginiamo lo spazio stesso ,in movimento, come veicolo delle masse mi aspetterei delle risposte non del tipo di quelle che continui a dare e cioe' ...Studia....e via dicendo.... ma mirate a spiegare perche' non potrebbe essere cosi',magari per persone preparate come te sono sufficienti poche parole che se convincenti mi porterebbero a lasciare questo pensiero.
Grazie

Sk_Anonymous
Ancora sul rotor.
Le risposte che si leggeranno saranno di aiuto non solo al sottoscritto ma penso anche a tanti studenti che potrebbero avere dei dubbi a proposito.
Il rotor e' costituito da una base e attorno alla circonferenza periferica una parete nella quale se la velocita' di rotazione lo permette si troveranno gli occupanti avendo la sensazione
di essere in un campo gravitazionale.
La "scena" puo' essere osservata dall'alto.
Ammettiamo che la parete sia alta x dalla piattaforma di base.
Lanciamo all'interno del rotor dall'alto una piccola massa molto leggera.
Quando la stessa arriva ad una distanza x dalla piattaforma del rotor e quindi a lambire al pelo il piano ideale sulla sommita' della parete parallelo alla piattaforma questa dovrebbe cominciare a deviare descrivendo una curva verso la parete dove sono "adagiati" gli occupanti.
Ma se ripetiamo l'esperimento togliendo la parete che lambisce il rotor questa piccola massa leggera dovrebbe cadere a piombo sulla piattaforma girevole.
Se le cose stanno cosi' domando qual'e' la differenza di ambiente tra il primo esperimento e il secondo?
Faussone faccio appello ancora alla tua infinita pazienza.
Grazie.

Faussone
Per quanto riguarda le tue elucubrazioni su spazio e tempo non entro nel merito perché io non sono in grado di risponderti altro da quello che già ti ho detto...
(Peraltro non so, ma non credo, se le forze apparenti in relatività hanno una qualche interpretazione particolare.)

Sull'ultimo post io sarei anche paziente, ma il problema è che oltre alla maniera contorta con cui ti esprimi dal punto di vista fisico, ti esprimi in maniera contorta anche in italiano, quindi non ho capito nulla di quello che descrivi né cosa chiedi, nonostante ho provato a rileggere più volte. :-(

Sk_Anonymous
Semplicemente le forze alle quali fai riferimento in relativita' non esistono in quanto sostituite dalla distorsione spazio temporale.
Accidenti non chiamare il mio pensiero sullo spazio tempo "elucubrazioni"e' sempre frutto di un ragionamento che ho cercato di esprimere in tanti modi ma evidentemente forse un po' per colpa mia e un po' per colpa del lettore non sono riuscito a farlo comprendere.Non importa......
Cerco di esprimere il quesito posto in maniera piu' chiara. In effetti e' molto semplice .......
Allora prendiamo un rotor in movimento con gli occupanti che all'interno sono adagiati contro la parete.
Questa parete ha una certa altezza.
Se da un'altezza superiore dell'altezza della parete del rotor che ruota facciamo cadere dentro il rotor una piccola masserella leggera questa quando e' arrivata all'altezza della parete del rotor entrando nel "volume" del rotor non prosegue piu' in linea retta ma dovrebbe curvare la traiettoria risentendo dell'accelerazione centrifuga all'interno del rotor e andare a sbattere contro la parete dove sono adagiati gli occupanti.
Se le cose stanno cosi' e ripetiamo l'esperimento togliendo la parete del rotor (e quindi anche gli occupanti) la traiettoria di prima della masserella non dovrebbe piu' curvare ma arrivare normale al pavimento.
Allora, sempre che le cose stiano cosi', mi chiedevo quale potesse essere la differenza di "ambiente" tra la prima esperienza e la seconda.Dimmi se ti e' chiaro il quesito e la domanda. Saluti.

david_e1
"Faussone":
(Peraltro non so, ma non credo, se le forze apparenti in relatività hanno una qualche interpretazione particolare.)

Non esistono nel senso che le equazioni sono invarianti in forma rispetto a cambi di coordinate arbitrari, i.e. non compaiono termini extra che possano essere interpretati come "forze apparenti" nel passaggio da un sistema di riferimento ad un altro in rotazione rispetto al primo.

Volendo si potrebbe dire che in relatività generale le forze apparenti finiscono per diventare delle proprietà dello spaziotempo, ma è mi sembra che questa sia una interpretazione abbastanza fuorviante, anche perché il concetto classico di forza non si applica al caso relativistico: in relatività ci sono le forze Minkowskiane, ma sostanzialmente solo la forza di Lorentz Newtoniana si riesce a reinterpretare come forza Minkowskiana.

E' poi vero che in relatività generale c'è un effetto di trascinamento dello spaziotempo da parte di corpi in rotazione, effetto di Lense-Thirring, che determina quello che veniva chiamato "campo di Coriolis", ma questo non ha a che vedere direttamente con la forza di Coriolis Newtoniana e non entra in gioco nel caso in esempio (a meno che la piattaforma di questo cilindro non sia molto massiva).

Faussone
Bene, visto che c'è david_e che ne sa certamente più di me (facile dato che io non ne so praticamente nulla ;-) ) di relatività generale, mi ritiro dalla discussione e lascio a lui continuare a ribattere a Mistero in merito a quello. Confido che david_e parlando a uno che non è fisico non faccia gli stessi errori fatti dalla cattiva divulgazione.

In merito alla parti di meccanica classica rispondo a quanto chiesto a me da Mistero.


"Mistero":

Allora prendiamo un rotor in movimento con gli occupanti che all'interno sono adagiati contro la parete.
Questa parete ha una certa altezza.
Se da un'altezza superiore dell'altezza della parete del rotor che ruota facciamo cadere dentro il rotor una piccola masserella leggera questa quando e' arrivata all'altezza della parete del rotor entrando nel "volume" del rotor non prosegue piu' in linea retta ma dovrebbe curvare la traiettoria risentendo dell'accelerazione centrifuga all'interno del rotor e andare a sbattere contro la parete dove sono adagiati gli occupanti.


Ecco da questo si capisce che non conosci abbastanza bene la meccanica classica. Da qui vengono i miei continui stimoli (se vuoi punzecchiature) nel dirti di studiare prima di metterti a fare ragionamenti e deduzioni che con questi presupposti non sono altro che elucubrazioni.

Fai il classico (aggettivo che non ti piace come la meccanica classica appunto ;-) ) errore di confondere i sistemi di riferimento rotante e inerziale e di dimenticare che le forze apparenti non esistono in un sistema inerziale.
La forza centrifuga non appartiene a nessuno spazio, ma è legata al sistema di riferimento considerato.

Se la massa è inizialmente fuori dal rotor e si muove di moto rettilineo uniforme rispetto a un osservatore inerziale (non rotante quindi) allora quando entra "nel volume del rotor", come dici tu, non cambia nulla: non è attratta dalle pareti cioè, ma continua indisturbata nel suo moto rettilineo uniforme (verticale diciamo) per l'osservatore inerziale. Gli occupanti del rotor la vedrebbero invece assumere una traiettoria non rettilinea che attribuirebbero alle forze apparenti centrifuga e poi di Coriolis.
Le forze apparenti esistono e scompaiono a seconda del sistema considerato!
Il tuo dubbio è che non vedi la differenza con gli occupanti attratti dalla parete vero?
Ma è la parete che li attrae o loro che spingono sulla parete? Non dimenticare che per l'osservatore inerziale esterno gli occupanti si muovono di moto circolare mentre la massa che dici tu no....

david_e1
"Faussone":
Bene, visto che c'è david_e che ne sa certamente più di me (facile dato che io non ne so praticamente nulla ;-) ) di relatività generale, mi ritiro dalla discussione e lascio a lui continuare a ribattere a Mistero in merito a quello. Confido che david_e parlando a uno che non è fisico non faccia gli stessi errori fatti dalla cattiva divulgazione.

Nemmeno io sono un fisico... comunque, per quanto sia molto interessante la questione delle "forze apparenti" in relatività, sono d'accordo sul fatto non abbia molto senso parlarne prima di aver ben chiaro il punto di vista Newtoniano.

Sk_Anonymous
Salve
Infatti le mie domande sono mirate proprio a fare completa luce su questi aspetti.
Se e' vero, come e' stato detto, che all'interno del rotor in movimento l'osservatore che si trova per gravita' indotta sulla perete dovesse lanciare una palla e questa ritorna indietro,si ha la conferma di avere creato un campo gravitazionale non solo lungo tutta l'altezza e contro la parete ma anche nello spazio racchiuso dal rotor.
Il problema e' qui.Il campo e' stato creato dall'interno del sistema di riferimento rotor.
Se noi nello spazio cosmico dovessimo lanciare una massa dall'esterno di un campo gravitazionale all'interno di esso in posizione che la traiettoria sia normale alle linee di forza del campo stesso(esperimento ideale) questa curva.Posso essere all'interno del campo stesso o fuori ma l'attrazione gravitazionale non e' relativa ai due sistemi per cui la traiettoria non sara' rettilinea vista da fuori dal campo gravitazionale. (Come e' rettilinea la traiettoria della massa che cade dall'alto verso lo spazio rotor fino a terra).
Dove si cela l'errore?

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