Problema forza apparente

[Albertus]

saluti a tutti

credo che per alcuni sia difficile capire il significato di forze fittizie in quanto non è chiaro il concetto di sistema di riferimento
(vedi schizzo allegato)
C'è un disco rotante rosso
sul disco c'è una pallina blue
inizialmente la pallina è solidale con il disco quindi ha una velocità tangenziale
v = omega*r
all'istante t = 0 la pallina si stacca
ci sono due sistemi di riferimento xy e x'y'
xy è fisso mentre x'y' ruota insieme al disco
all'istante t = 0 i due sistemi coincidono
dopo un certo intervallo di tempo :
la pallina si è mossa da A a B , in moto rettilineo uniforme secondo xy
la pallina si è mossa da C a B , in moto accelerato secondo x'y'
in base alla prima legge della dinamica la pallina non è soggetta a nessuna forza secondo xy
ovviamente anche x'y' concorda che non esiste alcuna forza nonostante il fatto che x'y' misuri un'accelerazione
Le forze mica si creano dal nulla
L'accelerazione è dovuta allo stato di moto rotatorio di x'y'
Perchè allora si parla di una forza fittizia ?
Per semplice convenienza
Si tratta di un artificio che consente , in alcuni casi di semplificare i calcoli
Sebbene funzionante però è pur sempre...un artificio

[cesarelia]

bello questo esempio! hai scelto gli assi in modo che la loro origine ("punto di riferimento") sia identica, quindi si potrebbe pensare che siano entrambi inerziali o entrambi non inerziali, invece uno e fisso e l'altro ruota... e cambia tutto

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[Red Hanuman]

Credo che quello che genera confusione sia l'utilizzo del termine "fittizio" o "apparente". Se sono forze che non esistono, non dovrebbero avere effetti. A cosa dunque attribuire questi effetti percepiti?

In realtà, le cose funzionano al contrario: noi rileviamo degli effetti, e li attribuiamo a forze che non esistono, anche se per pura e semplice comodità.

Gli effetti sono reali e misurabili, ma le forze che noi rileviamo in realtà non dipendono da una "forza" intesa in senso fisico, ma dall'effetto dato dalla variazione delle coordinate dovute al sistema di riferimento che usiamo.

Nel nostro sistema non inerziale le coordinate variano e noi, unendo i puntini, rileviamo che un oggetto non si muove di moto rettilineo e uniforme, ma in moto accelerato.
Sappiamo che ad ogni accelerazione corrisponde una forza, e quindi per noi "appare" dal nulla una forza inspiegabile e inspiegata.

In realtà, quelle che cambiano sono le coordinate e il nostro modo di descrivere la realtà fisica, non la realtà stessa.

Facciamo un esperimento mentale e semplifichiamo in 2 d.

Prendiamo un foglio di carta a quadretti, e lasciamo che una biro lasci il suo segno mentre spostiamo il foglio in modo costante e una direzione fissa. Ne risulterà uno spostamento della penna, segnato dall'inchiostro, ma nella nostra realtà la penna non si è mossa.

Facciamo la stessa cosa, ma questa volta tiriamo sempre più velocemente il foglio, o facciamolo ruotare.

Sul foglio risulterà tracciata una figura che, se ignoriamo il moto del foglio, interpreteremo come una forza agente sulla penna.

Ma in realtà è il foglio che si è spostato, non la penna.

Questo per semplificare estremamente, le cose sono un poco più complicate.

Il succo però è lo stesso: è la nostra interpretazione della realtà che cambia, non la realtà stessa...

[astrotrouble]

Prendiamo un foglio di carta a quadretti, e lasciamo che una biro lasci il suo segno mentre spostiamo il foglio in modo costante e una direzione fissa. Ne risulterà uno spostamento della penna, segnato dall'inchiostro, ma nella nostra realtà la penna non si è mossa.

Facciamo la stessa cosa, ma questa volta tiriamo sempre più velocemente il foglio, o facciamolo ruotare.

Sul foglio risulterà tracciata una figura che, se ignoriamo il moto del foglio, interpreteremo come una forza agente sulla penna.

Ma in realtà è il foglio che si è spostato, non la penna.

Questo per semplificare estremamente, le cose sono un poco più complicate.

Il succo però è lo stesso: è la nostra interpretazione della realtà che cambia, non la realtà stessa...

L'esempio è chiarissimo, ed è assolutamente pertinente, ma si tratta esclusivamente di Effetto Coriolis, il quale non è nemmeno una forza, ma è un vero e proprio effetto "fittizio", infatti la vera forza è applicata al sistema di riferimento (foglio) e non alla penna (corpo), ecco perchè qui è lecito parlare di "forze apparenti".

Ma nel caso della forza centripeta, il corpo subisce in prima istanza la forza "reale", perchè esso stesso ruota assieme al suo sistema di riferimento in modo solidale, e quindi il primo principio della dinamica non è rispettato, per questo motivo si chiama "sistema NON inerziale", dopodiché concordo sul fatto che solo in questo tipo di "sistemi di riferimento" si possono verificare forze apparenti, ma solo se la forza "reale" è applicata esclusivamente al sistema e non al corpo, questo per definizione.

[Red Hanuman]

L'esempio è chiarissimo, ed è assolutamente pertinente, ma si tratta esclusivamente di Effetto Coriolis,

L'effetto Coriolis ce l'hai se il foglio ruota E si sposta lungo un asse. Se il foglio compie ampie rotazioni senza altri spostamenti rispetto agli assi, hai la necessità della forza centrifuga per spiegare tutto.

O di un sistema non inerziale...

il quale non è nemmeno una forza, ma è un vero e proprio effetto "fittizio", infatti la vera forza è applicata al sistema di riferimento (foglio) e non alla penna (corpo), ecco perchè qui è lecito parlare di "forze apparenti".

Ma nel caso della forza centripeta,

Centrifuga, vorrai dire...

il corpo subisce in prima istanza la forza "reale", perchè esso stesso ruota assieme al suo sistema di riferimento in modo solidale, e quindi il primo principio della dinamica non è rispettato, per questo motivo si chiama "sistema NON inerziale", dopodiché concordo sul fatto che solo in questo tipo di "sistemi di riferimento" si possono verificare forze apparenti, ma solo se la forza "reale" è applicata esclusivamente al sistema e non al corpo, questo per definizione.

Il corpo subisce solo due forze, quella di gravità (centripeta) e la reazione vincolare del piano (più attriti vari ed eventuali, e la conservazione del momento angolare ovviamente).

La forza centrifuga compare nel momento in cui il corpo ruota ma il tuo sistema di riferimento ruota con esso. Nel momento in cui anche il tuo sistema di riferimento è inerziale, il corpo è soggetto solo a quanto citato prima e all'inerzia. Non c'è bisogno di altro.

[Albertus]

prometto di stare calmo ma mi è difficile leggere certi commenti , dopo tutto quello che è stato spiegato da Red, cesarelia e da me, senza reagire
che volete farci sono sanguigno

astrotruble

lasciamo perdere la sottile distinzione tra effetto coriolis e forza centrifuga che ovviamente sono la stessa cosa

per favore rispondi alla domanda :

Di quale osservatore ( sistema di riferimento ) stai parlando ?
non li puoi mischiare

Ti riferisci forse ad un osservatore esterno alla terra o esterno al disco rotante ?

Ok ,per questo osservatore esiste una forza centripeta , per le ragioni spiegate graficamente da cesarelia.
Questo osservatore è inerziale per lui vale il primo principio della dinamica

Ti riferisci invece ad un osservatore che ruota insieme alla terra o insieme al disco ?

per questo osservatore, non inerziale, non esiste alcuna accelerazione centripeta per il banale motivo che per lui gli oggetti sulla terra sono fermi

si è detto che la forza centripeta è una forza reale , come tale dovrebbe esistere anche per l'osservatore terrestre

Supponiamo che l'oggetto sia collegato a terra mediante un tassello elastico
mettiamo un estensimetro sul tassello ( sensibilissimo )
L'estensimetro registrerà una tensione interna ( piccolissima)
il tassello trattiene la massa e la massa reagisce tirando il tassello
l'osservatore terrestre però non misura alcuna accelerazione centripeta quindi attribuisce questa tensione interna alla presenza di una forza centrifuga applicata alla massa che la spinge verso l'esterno

il viceversa però non vale
mentre l'osservatore terrestre misura un forza centrifuga ( più precisamente un accelerazione centrifuga )per l'osservatore inerziale, quello esterno alla terra o esterno al disco , non esiste alcun corrispettivo di questa forza centrifuga in quanto....non esiste è una forza fittizia

mi vorresti poi spiegare cosa intendi per forza reale applicata al sistema e non al corpo ?
il sistema i riferimento è un'entità matematica astratta cosa gli vuoi applicare ?

[astrotrouble]

@Red Hanuman ora ho capito thx