Sistema di riferimento animazione elementare con esempi per descrivere L’ importanza del sistema di riferimento in vari fenomeni

sfondo fisso:usato come riferimento per osservatore A La cassa sulla barca (sistema di riferimento per barcaiolo) appare immobile per il barcaiolo appare in movimento per osservatore a terra (sistema di riferimento sfondo fisso)

Riferimento fisso:sfondo paesaggio V1 = 80 V = 30 V2 = 50 B C Osservatore immobile: velocità stimate 80, 50 C stima le velocità di A, B in riferimento allo sfondo immobile B stima la velocità di A in movimento rispetto a B :30

Osservatore fisso X stima le velocità di A, B, C :50, 80, 50 100 B 30 80 C 130 50 100 X Osservatore fisso X stima le velocità di A, B, C :50, 80, 50 A stima velocità di B = 30 e di C=100 C stima velocità di B=130 e di A = 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

Osservazioni eseguite da X su treno verso altro treno deduzione su movimento-i treni:assenza di punti fissi A B C D E F G H A B C X E F G H DEFGH A B C D E F G H DEFGH A B C X E F G H A B C D E F G H DCBA A B C X E F G H A B C D E F G H EFGH A B C X E F G H

Punto fisso visibile da X, permette di stabilire movimento del treno solo nel primo esempio X risulta fermo rispetto altro treno e punto f. A B C D E F G H A B C X E F G H DEFGH A B C D E F G H DEFGH A B C X E F G H A B C D E F G H DCBA A B C X E F G H A B C D E F G H DEFGH A B C X E F G H

Osservatore procede parallelo e allineato alla barca con V = Va+Vb Sponda del fiume Vb = 4 Va = 1 Osservatore insegue la barca con velocità V = Va + Vb V Va Vb Va+Vb V Barca in movimento secondo il flusso della corrente velocità acqua rispetto alla sponda(fissa) Va velocità della barca rispetto alla corrente(mobile) Vb velocità della barca rispetto alla sponda(fissa) V = Va+Vb Osservatore procede parallelo e allineato alla barca con V = Va+Vb V = 4+1 = 5

Osservatore procede parallelo e allineato alla barca con V = Vb - Va Sponda del fiume Vb=4 Va=1 Osservatore insegue la barca con velocità V = Vb - Va V=4-1=3 Va Vb Vb - Va V Barca in movimento contro il flusso della corrente velocità acqua rispetto alla sponda(fissa) Va velocità della barca rispetto alla corrente(mobile) Vb velocità della barca rispetto alla sponda(fissa) V = Vb - Va Osservatore procede parallelo e allineato alla barca con V = Vb - Va

Veicolo fermo, oggetto cade verticalmente Moto rettilineo uniforme:caduta verticale decelerazione: caduta in avanti Accelerazione: caduta indietro

Interpretazione di osservatore esterno:in caso di decelerazione: applicata forza frenante: per inerzia oggetto non vincolato mantiene la velocità precedente e quindi si sposta in avanti decelerazione: caduta 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)

Interpretazione di osservatore esterno: in caso di accelerazione:applicata forza che aumenta la velocità :per inerzia il corpo non vincolato mantiene velocità precedente e ritarda con spostamento all’indietro Accelerazione: caduta indietro Passeggero:interpreta il fenomeno come dovuto alla applicazione all’oggetto non vincolato di una forza responsabile di una accelerazione indietro ( forza apparente)

Il peso percepito da passeggero nell’ascensore , varia nei diversi esempi A : 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) D C B A

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

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) P a V C

interpretazione D: ascensore in movimento in discesa e accelerazione :P (69) Il corpo risente del peso mg - ma = m(g-a) per effetto della dimuita reazione vincolare(che risente di a) a D

Se a= g , m(g-a) 0 : nessuna forza agente su corpo assenza di gravità Oggetto fluttuante in assenza di gravità (navicella spaziale) Accelerazione (influisce su base della navicella) oggetto fluttuante risente dell’avvicinamento della base e giunge a contatto (come se fosse caduto, attratto da gravità) a

Ascensore in discesa Sistema inerziale Ascensore in moto rettilineo uniforme rispetto a sistema fisso di osservatore in laboratorio Dinamometri uguali misurano lo stesso peso per masse uguali Laboratorio fisso

Oggetto in caduta libera:osservatore in ascensore in discesa rettilinea uniforme rispetto a fermo Cade con la stessa accelerazione g per entrambi gli osservatori Sistema inerziale Oggetto in caduta libera:osservatore fermo

Osservatore fermo, vede oggetto lanciato con Vo, cadere con moto parabolico Osservatore in ascensore in discesa con moto rettilineo uniforme rispetto a osservatore fermo, osserva un moto ugualmente parabolico per oggetto lanciato con uguale Vo Vo

Sistemi di riferimento non inerziali 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) Oggetto Q , massa m V1 = 0 a1 = 0 In quiete rispetto a S1 a2 a2= -a S2 -a a S1 -a Osservatore X Osservatore Y Sistemi di riferimento non inerziali

Ascensore in salita con accelerazione a < g dinamometro misura peso maggiore per uguale massa m P = m*(g+a) Laboratorio fisso: dinamometro misura peso di corpo di massa m P = m*g a Il peso reale rimane immutato mg ma sembra che un’altra forza m*a sia applicata alla massa ,verso il basso ottenendo P = mg+ma

Ascensore in discesa con accelerazione a < g dinamometro misura peso minore per uguale massa m P = m*(g-a) Il peso reale rimane immutato mg ma sembra che un’altra forza m*a sia applicata alla massa ,verso l’alto ottenendo P = mg-ma a Laboratorio fisso: dinamometro misura peso di corpo di massa m P = m*g

Ascensore in discesa con accelerazione a = g :caduta libera: dinamometro misura peso assente per uguale massa m P = m*(g-a) = 0 a Laboratorio fisso: dinamometro misura peso di corpo di massa m P = m*g Il peso reale rimane immutato mg ma sembra che un’altra forza m*a sia applicata alla massa ,verso l’alto ottenendo P = mg-ma = 0

Ascensore in discesa con accelerazione a = g :caduta libera: mg = ma= 0 Laboratorio fisso: corpo in caduta libera Da laboratorio si osserva invece che il corpo cade con moto accelerato g Peso mg e forza apparente –ma si equilibrano: corpo non soggetto a forze:rimane sospeso