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Relatività del moto e principio di composizione dei movimenti
Forze apparenti e sistemi non inerziali
Abbiamo visto che in un sistema di riferimento accelerato un corpo può
apparire in quiete e trovarsi, ciononostante, sottoposto a una forza o, vice-
versa, può apparire in moto uniformemente accelerato senza che su di esso
operi alcuna forza.
Entrambe le situazioni violano il primo principio della dinamica, cioè il
principio galileiano di inerzia. Da ciò possiamo trarre le seguenti considera-
zioni equivalenti:
• dove sono presenti forze apparenti, viene meno la validità del principio
di inerzia;
• la violazione del principio di inerzia è l’indicazione certa del carattere
“apparente” delle “forze” che determinano tale violazione.
Spostiamo ora la nostra attenzione dalla correlazione tra forze apparenti e
principio di inerzia alla correlazione tra il sistema di riferimento in cui si
manifestano le forze apparenti e il principio di inerzia.
Si può allora stabilire che il principio di inerzia viene violato nell’ambito di
tutti quei sistemi di riferimento caratterizzati da accelerazione rispetto al
sistema di riferimento di un osservatore che si considera in quiete, mentre
viene rispettato in tutti quei sistemi che sono in quiete o in moto rettilineo
uniforme rispetto all’osservatore esterno in quiete.
I sistemi del secondo tipo sono quelli che nel precedente paragrafo abbiamo
indicato con il termine di sistemi inerziali e che abbiamo considerato in
quiete o in moto rettilineo uniforme rispetto allo spazio assoluto ipotizzato
da Newton e da Kant. Chiameremo pertanto quelli del primo tipo
siste-
mi non inerziali
e concluderemo affermando che:
nei sistemi di riferimento caratterizzati dall’essere in quiete o in moto retti-
lineo uniforme rispetto allo spazio assoluto vale il principio di inerzia;
nei sistemi di riferimento dotati di accelerazione rispetto allo spazio assolu-
to non vale il principio di inerzia e si manifestano forze apparenti.
12. Effetti di una forza apparente
in presenza di vincoli e di forze di attrito
La relazione
F
=
-
m a
esprime le caratteristiche (direzione, verso e in-
tensità) di una forza apparente una volta che siano dati il valore di
m
e le
caratteristiche vettoriali dell’accelerazione. Per quanto riguarda gli
effetti
di
tale forza nell’ambito del sistema di riferimento entro il quale si manifesta
occorre tenere però anche conto:
a.
della presenza di eventuali forze reali, eventualmente prodotte da vincoli,
agenti sul corpo;
b.
della presenza di eventuali forze di attrito agenti sul corpo.
Un esempio della situazione
a.
è schematizzato in
Figura 43
.
Quando l’automobile si avvia con accelerazione
a
orien-
tata da sinistra a destra, la testa T e il corpo C del guida-
tore sono sollecitati da una forza apparente, orientata da
destra a sinistra, data rispettivamente da:
F
T
= -
m
T
a
F
C
= -
m
C
a
Figura 43
Schematizzazione di un
fenomeno in cui agiscono forze
apparenti e forze vincolari.
automezzo in accelerata
F
T
= – m
T
a
F
C
= – m
C
a
F
T
F
C
a
– F
T
– F
C
Sistemi non inerziali
Siste-
mi di riferimento in cui non va-
le il principio di inerzia e in cui
si manifestano forze apparenti.
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