Problema forza apparente

[Mulder]

aggiungere confusione alla confusione

E mò adesso arrivo io...

anche il suolo viaggia a 1600kmh, perché la velocità dovrebbe far diminuire questo effetto?

Sempre relativisticamente parlando, se la gravità altro non è che la contrazione dello spazio-tempo che aumenta sotto forma di accelerazione gravitazionale con più ci si avvicina ad un corpo massivo, la velocità (naturale od artificiale che sia) non potrebbe essere vista come un escamotage per decontrarlo con conseguente diminuzione di gravità?

Scusate, non lo faccio apposta . Sono solo idee che mi frullano e che mi fa piacere condividere e discutere con voi.

[astrotrouble]

@cesarelia
sia chiaro, non voglio assolutamente attaccarti, o metterti in difficoltà, ma cerco solo di fare chiarezza.

Partendo dalla definizione di forza inerziale o forza apparente: si può parlare di forze apparenti solo quando la forza "reale" accelera il sistema di riferimento (quindi NON inerziale) di un corpo. Giusto?

Allora probabilmente nasce da qui l'incomprensione, io ammetto che la forza centrifuga sia assolutamente una forza apparente (e che non esiste), a patto che la forza "reale" (centripeta) NON sia applicata direttamente al corpo ma SOLO al suo sistema di riferimento, e così per tutte le forze apparenti, su questo non ci piove.

Ma dal momento che, per esempio la gravità, accelera DIRETTAMENTE il corpo, allora le cose cambiano, e non possiamo più parlare di "forze apparenti". Capisci cosa intendo dire?

(non farti coinvolgere da persone che intervengono a sproposito abusivamente e confondono la dinamica con la cinematica, dimostrando solo ignoranza e confusione su un argomento già delicato di suo)

[cesarelia]

@Mulder non credo, l'RG cerca di introdurre sistemi che non stravolgano la cinematica se non attraverso le trasformazioni di Lorentz, ma mi piacerebbe avere il parere di qualcuno maggiormente competente in RG...

@Albertus hai ragione a dire che si rischia di aggiungere confusione e il tuo ragionamento è anche abbastanza chiaro e comprensibile e dovrebbe bastare a capire tutta la dinamica. Ma poiché @astrotrouble ha fatto domande precise proverò a rispondere nel modo più secco e senza troppi esempi.

voglio sapere semplicemente il perchè la reazione vincolare diminuisce all'aumentare della velocità.
Dopodiché sono pronto a dire che la forza centrifuga non esiste.

La reazione vincolare "si adatta" e controbilancia (come una molla) la pressione esercitata dai corpi che vi sono appoggiati sopra. La reazione vincolare diminuisce perché se i corpi ruotano, allora è minore la pressione da loro esercitata. Perché esercitano meno pressione? C'è una risposta "vera" e una "fittizia/apparente".
Quella vera è che una parte delle forze agenti sui corpi è "impiegata" ad agire sulla velocità tangenziale per deviarla; non modifica il suo modulo, ma solo la sua direzione, e questo è semplicemente un effetto vettoriale che avevamo già visto qualche pagina fa: ovvero per modificare solo la direzione di una velocità lasciandone invariato il modulo serve che agisca una forza perpendicolare al vettore velocità. Assodato questo, se una parte della forza peso è impiegata per deviare la velocità tangenziale del corpo, solo la restante parte dovrà essere annullata dalla reazione vincolare per evitare di sprofondare nel terreno.
La risposta fittizia è invece che c'è una forza fittizia che si sottrae alla forza peso e quindi "pesiamo" meno. I due punti di vista li spiegherò rispondendo alla tua frase successiva.

Detto questo, se l'inerzia può essere vista come una forza centrifuga, allora non puoi dire che è così solo dal punto di vista di un sistema NON inerziale, in quanto l'inerzia esiste a prescindere dal sistema di riferimento.

Quando dici che la forza centrifuga esiste in tutti i sistemi inerziali e non, ti stai implicitamente, involontariamente e istintivamente facendo contagiare da idee NON inerziali nel tuo cervello; provo a spiegarmi meglio. Per "punto di vista", e "sistema di riferimento", non si intende la posizione nello spazio da dove ti siedi e osservi, ma è qualcosa di più profondo, è tutto il modo con cui interpreti e descrivi i movimenti. Quando dici "si allontana dal centro" implicitamente stai iniziando a confondere la rotazione dell'oggetto con la rotazione di un sistema polari solidale con la rotazione dell'oggetto stesso. Se mi trovassi in un sistema inerziale (anche una navicella alla deriva nello spazio) ma descrivessi il mondo intorno a me come fatto di movimenti polari radiali e rotanti, inizierei a vedere forze centrifughe e di Coriolis anche dove non le avrei mai sognate. Allo stesso modo tutte le volte che vediamo rotazioni, involontariamente "scivoliamo" a fare considerazioni tipiche di un sistema di assi cartesiani rotanti. Da questa confusione è ancora più complicato uscirne se addirittura siamo immersi nello stesso sistema rotante.

Al massimo mi puoi dire che l'inerzia non è una forza, ma anche questa affermazione andrebbe contro il terzo principio della dinamica.

La forza centrifuga è una forza a tutti gli effetti: esiste veramente quando interpreti o tocchi con mano un fenomeno senza poter prendere piena coscienza dei movimenti inerziali.
La forza centrifuga NON rispetta il terzo principio.
(La forza centripeta ha già una controparte secondo il terzo principio, e quella controparte non è la f.centrifuga. Ad es. la centripeta per un satellite è l'attrazione terrestre, e la controparte uguale e contraria è che il satellite attrae a sè la Terra. Ciò è confermato dal fatto che spesso centrifuga e centripeta non hanno nemmeno la stessa direzione e intensità.)

[cesarelia]

persone che intervengono a sproposito

Tranquillo non mi faccio coinvolgere ma non innervosirti, finora siamo riusciti a parlarne in modo molto tranquillo e cordiale e mi fa piacere che intervengano altri; poi se preferisci alcune cose chiarirle in privato possiamo anche farlo in separata sede...

[astrotrouble]

una parte delle forze agenti sui corpi è "impiegata" ad agire sulla velocità tangenziale per deviarla; non modifica il suo modulo, ma solo la sua direzione, e questo è semplicemente un effetto vettoriale che avevamo già visto qualche pagina fa: ovvero per modificare solo la direzione di una velocità lasciandone invariato il modulo serve che agisca una forza perpendicolare al vettore velocità. Assodato questo, se una parte della forza peso è impiegata per deviare la velocità tangenziale del corpo, solo la restante parte dovrà essere annullata dalla reazione vincolare per evitare di sprofondare nel terreno.

Ecco, questa è già un'ottima risposta e assolutamente più convincente, se ne avevi parlato prima, allora chiedo venia ma mi dev'essere sfuggita.

A questo punto c'è solo una cosa che non capisco e che non mi convince definitivamente:
Sappiamo che un'accelerazione può modificare per esempio il modulo della velocità solo in modo progressivo, in relazione al tempo e al modulo dell'accelerazione stessa, pensavo che lo stesso concetto si applicasse anche agli altri aspetti vettoriali della velocità (direzione e verso), quindi pare non sia così perché?

Grazie comunque per la pazienza e la disponibilità, qualità rare quando si vuole discutere in una piattaforma aperta a chiunque.

[Albertus]

cesarelia

E' giusto non lasciarti influenzare ma mi sembra che nel tentativo lodevole di spiegare la reazione vincolare stai super complicando il problema
molto più semplicemente
un corpo in caduta libera subisce un accelerazione diversa ai poli e all'equatore
supponiamo per ipotesi che la terra sia una sfera perfetta e omogenea
l'accelerazione gravitazionale deve essere la stessa in tutti i punti della sfera, per ragione di simmetria, quindi se l'accelerazione totale diminuisce all'equatore vuol dire che esiste un accelerazione radiale che si sottrae all'accelerazione gravitazionale
i terrestri applicano pedissequamente la famosa equazione : F = ma
dato che un corpo posto sulla terra sta fermo ne deducono che la somma di tutte le forze agenti sul corpo è nulla
quali sono queste forze ?
F = reazione vincolare + peso + forza centrifuga = 0
vuol dire con questo che la forza centrifuga è una forza vera ?
No
la necessità di introdurre una forza centrifuga nasce dalla costatazione sperimentale dell'esistenza di un'accelerazione centrifuga
questa accelerazione centrifuga esiste solo per noi terresti in quanto, a causa della rotazione della terra, non siamo osservatori inerziali
un osservatore esterno alla terra misurerebbe una accelerazione gravitazionale ma non vedrebbe alcuna accelerazione centrifuga

giustissimo poi il tuo commento circa il concetto di sistema di riferimento
oltre a mischiare termini scientifici con termini di uso comune molti non hanno idee chiare su cos si intenda per sistema di riferimento
un sistema di riferimento è un sistema di assi cartesiani xyz a cui vanno riferite le coordinate spaziali di un oggetto in moto
se si passa da un sistema xyz ad un sistema x'y'z' in moto accelerato rispetto al primo cambia la descrizione del moto dell'oggetto e quindi anche la sua dinamica

[Albertus]

cesarelia

E' giusto non lasciarti influenzare ma mi sembra che nel tentativo lodevole di spiegare la reazione vincolare stai super complicando il problema
molto più semplicemente
un corpo in caduta libera subisce un accelerazione diversa ai poli e all'equatore
supponiamo per ipotesi che la terra sia una sfera perfetta e omogenea
l'accelerazione gravitazionale deve essere la stessa in tutti i punti della sfera, per ragione di simmetria, quindi se l'accelerazione totale diminuisce all'equatore vuol dire che esiste un accelerazione radiale che si sottrae all'accelerazione gravitazionale
i terrestri applicano pedissequamente la famosa equazione : F = ma
dato che un corpo posto sulla terra sta fermo ne deducono che la somma di tutte le forze agenti sul corpo è nulla
quali sono queste forze ?
F = reazione vincolare + peso + forza centrifuga = 0
vuol dire con questo che la forza centrifuga è una forza vera ?
No
la necessità di introdurre una forza centrifuga nasce dalla costatazione sperimentale dell'esistenza di un'accelerazione centrifuga
questa accelerazione centrifuga esiste solo per noi terresti in quanto, a causa della rotazione della terra, non siamo osservatori inerziali
un osservatore esterno alla terra misurerebbe una accelerazione gravitazionale ma non vedrebbe alcuna accelerazione centrifuga

giustissimo poi il tuo commento circa il concetto di sistema di riferimento
oltre a mischiare termini scientifici con termini di uso comune molti non hanno idee chiare su cos si intenda per sistema di riferimento
un sistema di riferimento è un sistema di assi cartesiani xyz a cui vanno riferite le coordinate spaziali di un oggetto in moto
se si passa da un sistema xyz ad un sistema x'y'z' in moto accelerato rispetto rispetto al primo cambia la descrizione del moto dell'oggetto e quindi anche la sua dinamica

[cesarelia]

un'accelerazione può modificare per esempio il modulo della velocità solo in modo progressivo, in relazione al tempo e al modulo dell'accelerazione stessa, pensavo che lo stesso concetto si applicasse anche agli altri aspetti vettoriali della velocità (direzione e verso)

Si applica esattamente in modo progressivo anche alla direzione e al verso: l'accelerazione istantanea è una derivata vettoriale (un limite per tempi infinitesimi).
Anche nei calcoli per scoprire la traiettoria che verrà percorsa, l'effetto vettoriale dell'accelerazione va calcolato tramite un integrale che integra ogni minuscolo intervallino di tempo infinitesimo.
Screenshot_2021-06-20-14-26-20-879_com.google.android.googlequicksearchbox.jpg
NB: La differenza tra le due velocità non è stata disegnata in forma infinitesima per essere più distinguibili i vari vettori, ma usando un po' di astrazione si può immaginare un limite per intervalli di tempo che tendono a zero

[astrotrouble]

Screenshot_2021-06-20-14-26-20-879_com.google.android.googlequicksearchbox.jpg

D'accordo ma dove si evince la progressione vettoriale della direzione e del verso della velocità nel tempo?
Qui è dimostrata solo la perpendicolarità della velocità rispetto all'accelerazione anche per tempi infinitesimali.

[Albertus]

non voglio insistere ma mi sembra che stiamo rendendo le cose più complicate di quanto sono
la domanda era :
perchè la reazione vincolare dipende dalla velocità di rotazione della terra ?

appoggiamo un oggetto di massa m sul piatto di una bilancia
le molle della bilancia vengono deformate
la deformazione delle molle ai poli è maggiore che all'equatore anche al netto dello schiacciamento polare

possiamo approcciare il problema dal punto di vista di un osservatore inerziale, esterno alla terra e dal punto di vista di un osservatore non inerziale, sulla superficie della terra
Entrambi devono giungere alla stessa conclusione

osservatore inerziale

l'oggetto è in moto e ruota insieme alla terra quindi è soggetto ad un'accelerazione centripeta di modulo a = omega^2 *r
deve esistere una forza reale, essendo l'osservatore inerziale, che agisce sulla massa obbligandola ad un moto rotatorio, impedendogli di essere proiettata nello spazio
Si tratta degli attriti, forze reali
per il principio di azione e reazione se il piatto esercita una forza sulla massa la massa esercita una forza sul piatto della bilancia
questa forza si sottrae alla forza peso che in fisica classica è considerata una forza reale
la reazione vincolare del piatto della bilancia e la deformazione delle molle si riducono in proporzione al quadrato della velocità di rotazione della terra

osservatore terrestre , non inerziale

l'oggetto è fermo quindi la risultante delle forze reali e fittizie che agiscono su di esso devono essere nulle,
l'equazione di equilibri statico è:
reazione vincolare del piatto della bilancia + peso + forza centrifuga = 0
l'osservatore non inerziale deve aggiungere una forza centrifuga fittizia cioè non reale
a = omega ^2 * r
in quanto misura un accelerazione centrifuga conseguente al suo stesso stato di moto rotatorio
il risultato è lo stesso di prima
la reazione vincolare del piatto della bilancia e la deformazione delle molle vengono diminuita in proporzione al quadrato della velocità di rotazione della terra