Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Pendolo + Forza di Coriolis

Scusate l'idiozia della domanda, ma le mie conoscenze di Fisica dopo
decenni di inattivita' sono ridotte ai minimi termini...
Un mio collega ha esibito il seguente ragionamento:
- grazie alla Forza di Coriolis, un pendolo sufficientemente imponente
(ha accennato ad una massa del peso di qualche tonnellata) in quiete,
una volta libero da vincoli inizia da solo ad oscillare
- e' teoricamente possibile immagazzinare l'energia di queste
oscillazioni
ragionamento che mi lascia alquando dubbioso...
Ora, io mi ricordavo che l'effetto della forza di Coriolis e' cambiare
il piano di oscillazione del pendolo, non di metterlo in moto, ma
avrei bisogno di qualche 'rinfrescata'...
Grazie a chi potra' o aiutarmi nella confutazione, o confermare il suo
ragionamento.
Bye by SixaM 8-]

 una volta libero da vincoli inizia da solo ad oscillare
La forza di Coriolis sul pendolo e' direttamente proporzionale alla
velocita' del pendolo, se il pendolo e' inizialmente in equilibrio
e quindi la velocita' e' inizialmente nulla allora anche la forza di
Coriolis sara' nulla, e il pendolo continuera' a rimanere in quiete.
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani

 Bye by SixaM 8-]

 quindi non puo' compiere lavoro.
E' vero, la tua considerazione chiude il discorso.
In metereologia è definito come  prodotto vettoriale tra un vettore
fittizio che punta il centro della Terra e il vettore del vento, per
cui ortogonale.

Albert0 ha scritto:

se non fosse cosi' avremmo un metodo per produrre energia a spese 
momento della quantità di moto..
ovvero potremmo frenare la terra che ruota..  crollerebbe tutta la 
meccanica ;)
-- 
Rebbe on bmw r1150r dark blue (2006)

meccanica ;)
A me sembra invece che il lavoro non può essere prodotto perche la
forza di coriolis è una forza apparente ( se la guardiamo dal sole non
esiste) sarebbe quindi abbastanza paradossale che visto dal sole il
lavoro sia nullo e invece visto  dalla terra  no.

 lavoro sia nullo e invece visto  dalla terra  no.
Anche le forze apparenti (non quella di Coriolis perche'
e' ortogonale alla velocita') possono eseguire lavoro,
e in generale il lavoro eseguito da una forza che agisce
su un punto materiale dipende dalla scelta del riferimento.
Ad es. considera un libro di peso 5 N che sia a riposo
(potrebbe essere appoggiato su un piano)
in un riferimento solidale alla Terra (che suppongo si possa
considerare un riferimento inerziale), in questo riferimento
lo spostamento del libro e' nullo e il lavoro eseguito dalla
forza peso sul libro e' nullo, invece in un riferimento inerziale che
si muova verticalmente verso l'alto ad una velocita' costante di
1 m/s, in 1 secondo il libro si sposta di 1 metro e la forza peso
esegue un lavoro di 5 J.
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani

 si muova verticalmente verso l'alto ad una velocita' costante ...
L'  esempio non mi sembra ben scelto per rispondere all'  obiezione 
riguardo al non far lavoro delle forze apparenti.
Mi sembrerebbe piu'  diretto fare l'  esempio della forza centrifuga: 
come spiegare (nel sistema di riferimento rotante) in termini energetici 
il profilo del pelo libero dell'  acqua nel secchio rotante o la forma 
dei corpi celesti rotanti se la forza centrifuga non facesse lavoro ?
Nota a margine.  Piu' passa il tempo e piu'  mi convinco che l' 
aggettivo "apparente"  per le forze nei sistemi non inerziali 
costituisce un serio limite alla comprensione ingenerando una gran 
quantita'  di equivoci.
Giorgio Pastore

esegue un lavoro di 5 J.
E no , deve essere il punto di applicazione della forza a spostarsi,
e non lo fà.

 facesse lavoro ?
Beh, pero' anche connettere una configurazione di equilibrio col fatto
che la forza centrifuga fa alvoro, non e' cosi' diretto...
Mi sembra molto piu' semplice far osservare che nel rif. della giostra
se io lascio andare un oggetto quello scappa vero l'esterno (poi
curvera' grazie alla f. di Coriolis).
Chi gli fornisce l'energia cinetica, se non il lavoro della f.
centrifuga?
 
-- 
Elio Fabri

 e non lo fà.
Come non lo fa?
Nel riferimento che si muove verso l'alto il libro si muove
verso il basso, e cosi' pure il punto di applicazione della
forza peso che agisce sul libro.
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani

 centrifuga?
Quell'oggetto non acquista energia cinetica nel momento in cui lo
lasci andare, ma mantiene semplicemente la velocità e la direzione che
aveva, infatti si allontana tangenzialmente, cosa che non gli costa
energia. Per allontanarsi radialmente invece avrebbe bisogno di un
plus di energia.
Anche il pendolo a mio parere non ha energia cinetica di rotazione, e
infatti il suo piano di oscillazione non ruota assolutamente. È il
pavimento che gli gira sotto. Se si facesse fare del lavoro "laterale"
al pendolo, in realtà l'energia cinetica verrebbe dalla rotazione
della terra, che ne sarebbe frenata.
Per far fare del lavoro laterale al pendolo, costruirei un muretto
parallelo al piano di oscillazione e aspetterei che il pendolo ci
sbatta contro. In quel momento il muretto verrebbe accelerato di lato
e la terra verrebbe un poco frenata. Il punto è che non è il pendolo
che ha sbattuto contro il muretto, ma è il muretto che ha sbattuto
contro il pendolo.
Marco P

 lavoro sia nullo e invece visto  dalla terra  no.
A quanto sembra invece dipende dal sistema di riferimento.
Per cui oltre alle forze apparenti/inerziali,
c'č anche il "lavoro inerziale".
Adesso capisco perchč si č detto


 contro il pendolo.
Ma dal punto di vista della relativita'  dei moti le due situazioni sono 
indistinguibili.  Solo nel momento in cui si privilegia il sistema 
inerziale su quello non inerziale ha senso dire che "in realta'"  e' il 
muretto che ha colpito il pendolo.
Giorgio

 velocita',  varia col sistema di riferimento.
Credo di cominciar a capire. Infatti visto stando sulla giostra un
oggetto tenuto in mano ha velocità zero ma attaccandolo a una molla
posso vedere che cerca di andarsene. Infatti come lo lascio andare, si
allontana radialmente.
Certo il suo comportamento visto dalla giostra è un po' strano: non
viaggia in linea retta ma facendo una curva, direi.
Invece non riesco a decidere se la velocità di allontanamento è
costante. No, perchè a un certo punto l'oggetto che sparisce dietro la
giostra alla mia sinistra riapparirà alla mia destra sempre
allontanadosi. (Allora, visto da terra, la mia velocità si aggiunge e
si sottrae periodicamente alla velocità dell'oggetto in
allontanamento)
In ogni caso mentre si allontana posso fargli fare un lavoro. Penso
per esempio al regolatore centrifugo dell'anticipo.
Allora sì: si può dire che forze "immaginarie" come quella centrifuga
o quella di Coriolis, in realtà esistono veramente e possono fare un
lavoro. Avendo la particolarità che non conoscono accelerazione
costante e che è sempre possibile trovare un sistema di riferimento
tale che, aggiungendo una rotazione, si riducono a un qualche moto
rettilineo uniforme.
Sono sulla buona strada?
Marco P

 meccanica ;)
Non sono in grado di giudicare sul momento della quantità di moto, ma
frenare la terra che ruota non è difficile: basta camminare verso est.
O intendevi dire "ovvero potremmo frenare la terra che ruota senza
spendere energia"?
Marco P

 Sono sulla buona strada?
direi abbastanza se la non inerzialita'  deriva solo da una rotazione 
uniforma.  Tieni pero'  presente che la non inerzialita'  puo'  venire 
da rotazioni (anche non uniformi) e anche da moti traslatori accelerati.
Giorgio

 pendolo ruota e come !
Sulla seconda affermazione non ci sono dubbi, ma la prima e' giusta
solo nel caso particolare che il pendolo si trovi al Polo.
Ricordo di aver gia' scritto in qualche NG, ma chissa' dove e quando,
che questa affermazione dell'invariabilita' del piano di oscillazione
del pendolo mi ha sempre lasciato perplesso, fin da ragazzo, quando
ancora non sapevo niente di rif. non inerziali e di forza di Coriolis.
Infatti era allora (e temo anche oggi) un'affermazione che si trovava
sui testi per la scuola secondaria...
Che sia falsa lo si capisce per pure ragioni geometriche: in un posto
diverso dal Polo o dall'equatore la verticale del luogo (vista in un
rif. inerziale, che non ruota con la Terra) descrive un cono, e quindi
non puo' trovarsi sempre in uno stesso piano.
Poi lo studio dinamico del pendolo di Foucault mostra che il periodo
di rotazione e' diverso da quello della Terra, per un fattore pari al
seno della latitudine.
Quindi anche visto dal rif. inerziale, il moto del pendolo sarebbe
assai complicato...
 
-- 
Elio Fabri

 Marco P


            
Hai perfettamente ragione. E  dire che  a  suo tempo avevo ricavato 
esplicitamente  il moto del pendolo a latitudini intermedie (nei due 
sistemi di riferimento) proprio perche'  non mi tornava la faccenda del 
piano ...
Dimostrazione in piu'  di quanto fuorviante e  offuscante sia certa 
cattiva "tradizione" basata sull'  estrapolazione indebita del caso 
semplificato (pendolo al polo). Naturalmente senza nulla togliere alla 
senescenza dei miei neuroni :-(
Giorgio


--------------------------------
Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 semplificato (pendolo al polo).
...
Peraltro, ripensandoci, ricordo che,  dopo aver assorbito alle superiori 
la mia dose di "spiegazioni"  basate sull'  invarianza del piano di 
rotazione,  mi aveva sorpreso scoprire un'  altra cosa che spesso si 
trascura di osservare e  cioe'  che nelle condizioni classiche  dell' 
esperimento di Foucault (partenza da fermo col classico bruciare la 
corda di sospensione con la  fiamma di una candela) la traiettoria non 
e'  neanche al polo esattamente in un piano, ne'  nel sistema rotante 
ne'  in quello inerziale :-)
Solo una  ben precisa condizione iniziale sulla velocita' iniziale nel 
sistema rotante permetterebbe di avere una traiettoria  corrispondente 
ad un'  oscillazione in un piano fisso nel sistema inerziale.
Nelle condizioni normali,  la traiettoria del pendolo sospeso ai poli, 
nel sistema inerziale, e'  approssimativamente un'  orbita ellittica a 
semiassi fissi (nel piano ortogonale alla  direzione verticale),  visto 
che in quel ssistema di riferimento il pendolo che parta con velocita' 
nulla nel sistema rotante ha una velocita'  iniziale pari ala velocita' 
  di rotazione del punto di rilascio.
Giorgio

 rettilineo uniforme.
"aggiungere una rotazione" non capisco cosa voglia dire... cmq si in
un altro sistema di riferimento
lo puoi vedere in moto uniforme.
Per altro c'è sempre un riferimento in cui l'oggetto è fermo: quello
solidale all'oggetto.
Però può non essere "inerziale" .
 lo sono solo quelli in cui vale F=ma , negli altri devi aggiungere
delle forze
per "far tornare" l'equazione. Credo che la definizione di forza
inerziale venga da qui:
forze( dedotte dalle leggi di Newton) che non sono invarianti per un
cambio del sistema di riferimento.
Come dice Pastore , se si evita apparente e si dice sempre inerziale
la cosa è ben più chiara.
Domanda:
*** Tutte le forze "apparenti" sono inerziali" ? ***