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Titolo: problema 'elementare' senza soluzione

un docente di fisica generale alla sapienza scrive un problema su una
rivista, io trovo la sua soluzione un po' strana
si supponga di voler trainare una zattera con un rimorchiatore su un fiume
da una località a 100 m sul livello del mare a un'altra a 1000 m.  nel
valutare il lavoro compiuto dal rimorchiatore occorre tener conto
dell'accrescimento dell'energia potenziale della zattera?
la sua risposta è : no, perchè il galleggiamento è garantito dall'equilibrio
della spinta di archimede è della forza peso, quindi niente forza niente
lavoro. l'elevazione verticale avviene senza consumo.
ma io dico, visto che è fuori dubbio che l'energia potenziale  all'arrivo è
maggiore che alla partenza, è vero che la zattera in galleggiamento ha la
risultante verticale delle forze nulla ma allora chi ha fornito il lavoro
necessario per aumentare l'energia potenziale???
ciao simone

rivista, io trovo la sua soluzione un po' strana
Rileggi bene cio` che scrive, e` tanto semplice che non c'e` neppure
da parlarne.. probabilmente parla di uno schema tipo bacino piu`
che fiume, cioe` col pelo libero ovunque a livello.
In questo caso l'energia potenziale ph aumenta con la profondita`
per cosi` dire automagicamente, nel senso che in realta` siamo noi
che gli "cambiamo lo zero" da sotto, cioe` la profondita` h.
Nel fiume, con la superficie in discesa, la barca tra l'altro non
e` orizzontale neppure essa, se e` per quello e anche se questo non
c'entra praticamente nulla (si puo` infatti prendere una palla
invece della barca).
-- 
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Remigio Zedda	| E-mail: 
remi...@tiscali.it
 
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č dura che un bacino col pelo libero a livello possa avere un estremo a
livello del mare  e uno in montagna. qui non si parla di fondo che si
abbassa ma di barca o sfera che č piů semplice che passa da quota zero a
quota + alta.
simone

 da una località a 100 m sul livello del mare a un'altra a 1000 m.
Se e' vero che si tratta di un fiume e che quindi esiste un gradiente
d'altezza sul livello del mare certo non e' vero che la pressione
idrostatica
si riduce alla spinta di Archimede. Anzi ammette una componente orizz.
contro-moto.
Se invece si tratta di una superfice libera soggetta alla gravita', ma
localmente
il geoide ammette un eccesso di quota di 900 metri, allora non occorre
lavoro.
Ma con ogni probabilita' se si pensa al trasporto nel canale di Panama
allora
la verita' e' che il lavoro di innalzare il rimorchiatore e la zattera non
lo fa il
rimorchiatore.
--------------------------------
Inviato via 
http://usenet.libero.it

 contro-moto.
Pero' ad esser sincero da cima a fondo (o meglio da fondo a cima,
in questo caso) ancora non mi e' chiaro qualcosa. Come dici
giustamente tu se si ha un dislivello l'acqua deve scorrere.
E per effetto viscoso si ha un gradiente di quota.
Ora a tutti gli effetti, ragionando correttamente, come ragiona il prof.,
non si ha variazione di energia potenziale perche' poggi e buche fanno
pari. L'acqua che occupa il posto dello scafo alla fine del moto, nel caso
ideale di costanza nel livello del bacino superiore e del bacino inferiore,
ha esattamente lo stesso peso dello scafo, quindi la diminuzione
di energia potenziale nell'acqua e' compensata dall'aumento dell'energia
potenziale della barca. Allora, in completa onesta' e liberta' di spirito,
occorre concludere che sel'acqua fosse in moto entro un fiume
con quota costante, come se fosse in quiete entro un lago, la fatica durata
nel trasporto sarebbe identica nei due casi: purche' la velocita' relativa
del
vettore rispetto all'acqua sia identica, e tale fatica dipenderebbe
solamente
dal tempo di durata del trasporto.
L'argomento "disonesto" che ho sostenuto, della forza contraria al moto
non sussiste, perche' se ho ben guardato come galleggia un tronco su
un canale in ripida discesa devo concludere che non galleggia ortogonalmente
alla forza peso, ma quasi parallelamente alla superfice. Supponiamo dunque
che il galleggiante abbia velocita' relativa rispetto al fluido nulla. Quale
angolo
possiamo prevedere che formi rispetto alla superfice libera dell'acqua?
Il tutto contiene la parte. In forma duale passando dall'estensione
all'intensione
possiamo concludere che dalla parte consegue il tutto. Genio di un Leibniz.
In altri termini si formula una domanda circa un principio che vale per una
larga classe di fenomeni, ed occorrono poche parole perche' il principio e'
una
parte di un'amplia fenomenologia. Ne segue che con poche parole si fanno
molte
domande.


potrei però dire che, dal momento che il rimorchiatore  sposta acqua pari al
suo peso, il suo aumento di energia poteziale è dovuto alla perdita di
energia potenziale del volume d'acqua che occuperà in montagna che rispetto
al volume occupato al mare è superiore quindi il rimorchiatore si occupa
solo di vincere gli attriti reali e di permettere la l'avanzamento del
rimorchiatore attraverso infinite ipotetiche piccoli bacini a quote diverse
dove l'energia potenziale dell'acqua + alta fa aumentare quella della barca.
troppo azzardato?
ciao simone

quota + alta.
Bene, allora chissa` che diamine avra` voluto dire il prof, perche`
lo schema e` questo che ora scrivo in breve.
Nella posizione generica durante il tragitto da 100 a 0 metri sul
mare, ed escludendo moti vorticosi ed attriti, le forze agenti
sulla palla, asse x lungo il fiume verso il mare, z ortogonale
verso l'alto, sono:
Asse z (A l'angolo del fiume):
(1)	-mgcosA	..peso sul baricentro C;
(2)	mgcosA	..spinta idrostatica [*] su C.
Asse x:
(3)	mgsenA	..peso, sempre su C.
[*] Centro di spinta, centro di figura e baricentro nella palla
coincidono.
Per l'equilibrio resta dunque da contrastare, da parte del motore,
la sola (3).
Per h=100 metri (dal monte al mare) il fiume e` lungo: h/senA, ed
allora la componente (3) compie un lavoro:
(4)	(mgsenA)h/senA=mgh,
lavoro che non differisce da quello del motore nel tragitto
contrario mare-monte, come appunto dicevi senza tanti calcoli
tu stesso.
In questo schema della palla si vede chiaro che il galleggiamento
riporta al solito schema del piano inclinato, mutatis mutandis:
spinta d'Archimede <==> reazione d'appoggio.
In altre parole, se veramente il prof intendeva scrivere:
=-=-=-=-= taglio e incollo dal tuo primo post =-=-=-=-=-=-
la sua risposta ш : no, perchш il galleggiamento ш garantito dall'equilibrio
della spinta di archimede ш della forza peso, quindi niente forza niente
lavoro. l'elevazione verticale avviene senza consumo.
=-=-=-=-= fine taglio e incollo dal tuo primo post =-=-=-=-=-=-
allora c'e` errore d'impostazione si`, perche' la spinta di
galleggiamento risultante e` capace di reagire solo ortogonalmente
al pelo libero, cioe` sulla normale e non necessariamente sulla
verticale; o meglio: che coincide con la verticale solo per i
"laghi".
Pertanto, come ho mostrato con la (1), NOn equilibria *tutto* il
peso, ma solo la sua componente normale alla superficie.


un docente di fisica generale alla sapienza scrive un problema su una
rivista, io trovo la sua soluzione un po' strana
si supponga di voler trainare una zattera con un rimorchiatore su un fiume
da una località a 100 m sul livello del mare a un'altra a 1000 m.  nel
valutare il lavoro compiuto dal rimorchiatore occorre tener conto
dell'accrescimento dell'energia potenziale della zattera?
la sua risposta è : no, perchè il galleggiamento è garantito dall'equilibrio
della spinta di archimede è della forza peso, quindi niente forza niente
lavoro. l'elevazione verticale avviene senza consumo.
ma io dico, visto che è fuori dubbio che l'energia potenziale  all'arrivo è
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Ciao Simone. E' tutto corretto nell'ipotesi che lo stato dinamico
complessivo
dell'acqua non risenta praticamente della presenza della zattera e del
rimorchiatore.
Mi chiedevo solo se questi attriti possono essere ridotti al caso di acqua
in quiete.
E contestualmente quanto sia ragionevole l'assunzione implicita nel
ragionamento
del prof. che il livello dell'acqua a monte sia stazionario. Volendo
impostare un
bilancio energetico complessivo il problema risulta di fatto molto
complesso. Anche
volendo trascurare la vorticità occorre tener conto della viscosità, senza
la quale il
moto dell'acqua non potrebbe avvenire a velocità costante. Data la discesa.
Pertanto direi che l'affermazione più sensata sia: il lavoro del
rimorchiatore è
pari alla forza che questo applica alla zattera per trascinarla lungo il
fiume,
integrata sul cammino.
                                                              Buon Natale
