Sistema di Sistema di riferimentoriferimento

animazione elementare conanimazione elementare conesempi per descrivereesempi per descrivere

L’ importanza del sistema di L’ importanza del sistema di riferimento in vari fenomeniriferimento in vari fenomeni

sfondo fisso:usato come riferimento per osservatore A

A

La cassa sulla barca (sistema di riferimento per barcaiolo)appare immobile per il barcaiolo appare in movimento per osservatore a terra (sistema di riferimentosfondo fisso)

Riferimento fisso:sfondo paesaggio

Osservatore immobile: velocità stimate 80, 50

V1 = 80

V2 = 50

V = 30A

B

C

C stima le velocità di A, B in riferimento allo sfondo immobile

B stima la velocità di A in movimento rispetto a B :30

A

B

C

50

50

80

Osservatore fisso X stima le velocità di A, B, C :50, 80, 50

30

130

A stima velocità di B = 30 e di C=100

X

100

C stima velocità di B=130 e di A = 100

100

Sfondo immobile: non visibile da osservatore

Osservatore immobile:lascia cadere oggetti

Osservatore in moto rettilineo uniforme:lascia cadere oggetti

Gli oggetti cadono sempre verticalmente: non è possibile dedurre lo stato

di quiete o di moto rispetto allo sfondo immobile

A B C D E F G H

A B C D E F G H

A B C D E F G H

A B C D E F G H

A B C X E F G H

A B C X E F G H

A B C X E F G H

A B C X E F G H

DEFGH

DEFGH

DCBA

EFGH

Osservazioni eseguite da X su treno verso altro trenodeduzione su movimento-i treni:assenza di punti fissi

A B C D E F G H

A B C D E F G H

A B C D E F G H

A B C D E F G H

A B C X E F G H

A B C X E F G H

A B C X E F G H

A B C X E F G H

DEFGH

DEFGH

DCBA

DEFGH

Punto fisso visibile da X, permette di stabilire movimento del trenosolo nel primo esempio X risulta fermo rispetto altro treno e punto f.

Sponda del fiume

VaVb

Osservatore insegue la barca con velocità V = Va + Vb

V

Barca in movimento secondo il flusso della correntevelocità acqua rispetto alla sponda(fissa) Vavelocità della barca rispetto alla corrente(mobile) Vbvelocità della barca rispetto alla sponda(fissa) V = Va+Vb

Osservatore procede parallelo e allineato alla barca con V = Va+Vb

Va+Vb

V

Vb = 4Va = 1

V = 4+1 = 5

Sponda del fiume

VaVb

Osservatore insegue la barca con velocità V = Vb - Va

V=4-1=3

Barca in movimento contro il flusso della correntevelocità acqua rispetto alla sponda(fissa) Vavelocità della barca rispetto alla corrente(mobile) Vbvelocità della barca rispetto alla sponda(fissa) V = Vb - Va

Osservatore procede parallelo e allineato alla barca con V = Vb - Va

Vb - Va

V

Vb=4Va=1

Veicolo fermo, oggetto cade verticalmente

Moto rettilineo uniforme:caduta verticale

decelerazione: caduta in avanti

Accelerazione: caduta indietro

decelerazione: caduta in avanti

Interpretazione di osservatore esterno:in caso di decelerazione:applicata forza frenante: per inerzia oggetto non vincolato

mantienela velocità precedente e quindi si sposta in avanti

Passeggero:interpreta il fenomeno come dovuto alla applicazione

all’oggetto non vincolato di una forza responsabile di una accelerazione in avanti ( forza apparente)

Accelerazione: caduta indietro

Interpretazione di osservatore esterno:in caso di accelerazione:applicata forza che aumenta la velocità :per inerzia il corpo non vincolatomantiene velocità precedente e ritarda con spostamento all’indietro

Passeggero:interpreta il fenomeno come dovuto alla applicazione

all’oggetto non vincolato di una forza responsabile di una accelerazione indietro ( forza apparente)

A B C D

Il peso percepito da passeggero nell’ascensore , varia nei diversi esempiA : ascensore fermo, peso P (70)

B : ascensore in movimento verticale in salita uniforme P (70)

C : ascensore in movimento ascendente e accelerazione :P (71)

D: ascensore in movimento discendente accelerazione :P (69)

A B

interpretazione

A : ascensore fermo, peso P (70):forza peso mg = forza vincolare

B : ascensore in movimento verticale uniforme P (70)

forza peso mg=forza vincolare

P

V

C

interpretazione

C : ascensore in movimento e accelerazione a :P (71)

Il corpo risente del peso mg + ma = m(g+a)per effetto della aumentata reazione vincolare(che risente di a)

V

P

a

D

interpretazione

D: ascensore in movimento in discesa e accelerazione :P (69)

a

Il corpo risente del peso mg - ma = m(g-a)per effetto della dimuita reazione vincolare(che risente di a)

Se a= g , m(g-a) 0 : nessuna forza agente su corpo

assenza di gravitàOggetto fluttuante in assenza di gravità (navicella

spaziale)

Accelerazione (influisce su base della navicella)oggetto fluttuante risente dell’avvicinamento della base e

giungea contatto (come se fosse caduto, attratto da gravità)

a

Sistema inerziale

Ascensore in moto rettilineo uniforme rispetto a sistema fissodi osservatore in laboratorio

Dinamometri uguali misuranolo stesso peso per masse uguali

Laboratorio fisso

Ascensore in discesa

Oggetto in caduta libera:osservatore fermo

Oggetto in caduta libera:osservatore in ascensorein discesa rettilinea uniforme rispetto a fermoCade con la stessa accelerazione g per entrambi gli osservatori

Sistema inerziale

Osservatore fermo, vede oggettolanciato con Vo, cadere con motoparabolico

Vo

Osservatore in ascensore in discesa

con moto rettilineo uniforme rispetto

a osservatore fermo, osserva unmoto ugualmente parabolico peroggetto lanciato con uguale Vo

Sistemi di riferimento non inerziali

S1S2

Osservatore X Osservatore Y

Oggetto Q , massa mV1 = 0a1 = 0

In quiete rispetto a S1

a

a2

-a

a2= -a

Q solidale con S1:S2 accelera verso Q: S1 risulta accelerato rispetto a S2 con accelerazione –a ;

S2 attribuisce a Q ,solidale con S1, la stessa –a ;e quindi anche una

forza causa della accelerazione: F = -m*a ( forza apparente)

-a

Laboratorio fisso:dinamometro misura peso di corpo di massa mP = m*g

Ascensore in salita con accelerazione a < gdinamometro misura peso maggiore peruguale massa mP = m*(g+a)

a

Il peso reale rimane immutato mgma sembra che un’altra forza m*asia applicata alla massa ,verso il bassoottenendo P = mg+ma

Laboratorio fisso:dinamometro misura peso di corpo di massa mP = m*g

Ascensore in discesa con accelerazione a < gdinamometro misura peso minore peruguale massa mP = m*(g-a)

Il peso reale rimane immutato mgma sembra che un’altra forza m*asia applicata alla massa ,verso l’altoottenendo P = mg-ma

a

Laboratorio fisso:dinamometro misura peso di corpo di massa mP = m*g

Ascensore in discesa con accelerazione a = g :caduta libera:dinamometro misura peso assente per uguale massa mP = m*(g-a) = 0

Il peso reale rimane immutato mgma sembra che un’altra forza m*asia applicata alla massa ,verso l’altoottenendo P = mg-ma = 0

a

Laboratorio fisso:corpo in caduta libera

Ascensore in discesa con accelerazione a = g :caduta libera:mg = ma= 0

Peso mg e forza apparente –masi equilibrano: corpo non soggetto aforze:rimane sospeso

a

Da laboratorio si osserva invece cheil corpo cade con moto accelerato g