Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Il secchio di Newton

Ciao,
Newton parlando dei sistemi inerziali (e non) si riferi' ad un secchio
riempito d'acqua, non mi ricordo pero' tutta l'argomentazione.... mi
ricordo che portava 2 esempi, uno del secchio che ruota e l'altro?
Ed invece il principio di Mach?

marcofuics ha scritto:

E' abbastanza ben spiegato si WikiPedia inglese (Newton's bucket)
Saluti
Mino Saccone

 Ed invece il principio di Mach?
La concezione dello spazio di Mach è al contrario genuinamente
relativistica e nega la sussistenza dello *spazio assoluto* di Newton.
Secondo Mach le forze inerziali (l'inerzia dei corpi) che agiscono sul
secchio in rotazione sono determinate non dal suo stato di moto rispetto a
un presunto *spazio assoluto*, bensì da quello relativo alla materia
distante dell'universo.
Mach si pone la seguente domanda: "Cosa accadrebbe alla superficie libera
dell'acqua nel secchio se invece di far uotare quest'ultimo facessimo
ruotare (con la stessa velocità angolare) la materia distante
dell'Universo?". 
La risposta secondo Newton sarebbe: nulla; mentre secondo Mach la
superficie libera del secchio si dovrebbe incurvare esattamente come nel
caso in cui a muoversi fosse il secchio, proprio perché in entrambi i casi
s'instaura lo stesso stato di moto relativo tra secchio e materia lontana. 
Il principio di Mach colpì molto Einstein che cerco di incorporarlo nella
teoria della Relatività Generale, senza però riuscire nell'intento (la RG
non è infatti una teoria machiana).
Saluti,
Aleph
 
 
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 s'instaura lo stesso stato di moto relativo tra secchio e materia lontana.
...
Difficile da credere... bisognerebbe verificarlo sperimentalmente, facendo 
ruotare l'intero Universo ;). Da profano, direi che sarebbe molto strano, se 
fosse così (ma non è l'unica cosa ad apparire "strana", in fisica, a quanto 
ho capito). Se prendessi un piccolo secchio pieno d'acqua e lo mettessi 
all'interno di un cilindro di piombo spesso 1 Km... facendo ruotare il 
cilindro (rispetto al terreno e tenendo fisso il secchio) alla stessa 
velocità a cui ruoterei il secchio, non dovrei avere lo stesso effetto? In 
fondo, la materia lontana ha un'influenza (gravitazionale) inferiore a 
quella vicina. E se non è di gravità, ciò di cui stiamo parlando... si 
tornerebbe all'etere??? Ma forse l'influenza della massa della Terra è 
maggiore di quella del cilindro, per cui l'esperimento non avrebbe senso. 
Ripensandolo nel vuoto dello spazio, un omino seduto sul cilindro si 
sentirebbe forse proiettato verso l'esterno, se a ruotare fosse il 
secchio... visto che egli potrebbe legittimamente pensare che a ruotare sia 
invece il cilindro???
Stefano 

 Stefano
Ciao.
Bruno Cocciaro.

 velocità a cui ruoterei il secchio, non dovrei avere lo stesso effetto?
L'esperimento i cui parli e' gia' stato provato.


 Mi sa che non sia mai stato ripetuto.
Mi è venuta in mente un'altra considerazione. Se il centro del liquido si 
abbassa (oppure si crea il vuoto al centro, in assenza di gavità) questo 
abbassamento è misurabile e dipende dalla forza centrifuga ovvero dalla 
velocità di rotazione. Gli elementi per il calcolo di questo abbassamento 
sono:
- la densità del liquido
- la viscosità del liquido
- la forza di gravità
- la velocità di rotazione
    Non serve altro, che io sappia.
    Cosa succede ora, se facciamo ruotare due secchi, distanti tra loro e 
con versi opposti? Possiamo calcolare i singoli abbassamenti, senza tenere 
conto dell'altro secchio. Come spiegare una rotazione equivalente 
dell'intero Universo, che produca contemporaneamente lo stesso risultato sui 
due secchi? Siccome possiamo far ruotare infiniti secchi, con infinite 
angolazioni gli uni rispetto agli altri e con diverse velocità e versi di 
rotazione... devo supporre che il resto dell'Universo sia praticamente 
ininfluente.
    Ci si può chiedere "rispetto a cosa ruota un oggetto?". Se lo poniamo 
nel vuoto, distante il più possibile da ogni cosa, possiamo dotarlo di due 
piccoli razzi, perpendicolari ai raggi. Accendendo i razzi, l'oggetto ruota 
sicuramente... ma rispetto a cosa? Rispetto alla materia espulsa dai razzi 
stessi? Rispetto ad un ipotetico "punto fisso"? (che non potrebbe esistere, 
secondo la relatività).
Stefano 

 Stefano

Stefano Gemma ha scritto in it.scienza.fisica:

Ho letto tanto tempo fa, mi sembra su libro "Denis Sciama - L'enigma della
gravitazione", che mentre nella forza di gravità (quella di newton) la
distanza compare a demonimatore con esponente 2 e quindi gli effetti delle
masse "vicine" sono preponderanti, nella forza "inerziale" la distanza sta
a denominatore con esponente 1, quindi gli effetti delle masse lontane sono
preoponderanti, e quindi in pratica la velocità di rotazione del secchio è
rilevante se misurata rispetto alle "stelle fisse".
Viene fatto un paragone: il campo gravitazione sta al campo inerziale più o
meno come il campo elettrico sta al campo magnetico. E per questo i tanto
ricercati gravitoni dovrebbero essere chiamati più propriamente inerzioni,
associati alle corrispondenti onde gravito-inerziali.

 Stefano
Io mi chiedo:
Osservando l'universo, sempre piu' in la' , dietro le stelle altre
stelle piu' lontane, le galassie, e dietro ancora piu' in la'.... si
arriva a vedere il sipario di un universo che ci circonda e tanto
lontani ci sembrano tra loro due punti diametralmente opposti, che il
dubbio non ci sfiora... ma effettivamente quei 2 punti cosi' lontani da
noi, ad esempio lo zenit e il nadir di una nottata passata sotto le
stelle, che sono lontani fino a toccare il disaccoppiamento, non e'
possibile che siano vicinissimi tra loro? E se questo e' vero.....in
che senso lo e'? Noi sappiamo che le dimensioni dell'universo
primordiale erano inferiori a queste.... quindi la suopposizione or ora
fatta sembra quadrare.
Non so se mi sono spiegato.

 sicuramente... ma rispetto a cosa?
...
Secondo Mach un punto materiale isolato nello spazio vuoto non avrebbe
neppure inerzia, quindi non ci sarebbe bisogno di razzi per imprimere
rotazioni. E d'altra parte in un'ottica relativistica, come quella del
principio di Mach, non vedo come sia possibile in generale appurare se il
punto ruota o è soggetto a moti particolari (come si potrebbe definire in
uno spazio vuoto un sistema di riferimento inerziale?). 
In RG il discorso è diverso (ma, come già detto il p. di Mach non implica
la RG e viceversa), poiché colà è perfettamente concepibile uno spazio
vuoto di materia, il quale manifesti anche proprietà fisiche
insospettabili (Universo di de Sitter) e in cui un punto materiale sia
soggetti a un moto ben determinato.


 invece il cilindro???
In questo caso, sia secondo Newton sia secondo Mach, gli effetti della
forza centrifuga sarebbero avvertiti soltanto dall'acqua del secchio,
poiché soltanto esso ruoterebbe rispetto allo spazio assoluto (Newton) o
rispetto alla massa lontana dell'Universo (Mach), mentre il cilindro
sarebbe in quiete rispetto ad entrambi.
Se immagini di ruotare invece la massa lontana nell'Universo allora per
Newton non accadrebbe nulla, mentre per Mach si sentirebbero gli effetti
delle forze centrifughe sia nel secchio sia nel cilindro che lo contiene.


 riuscito) di una rappresentazione fisica della IDEA filosofica......
La RG tuttavia non incorpora il principio di  Mach e in questo senso le
speranze di E. andarono deluse.
A memoria, ma non ricordo molto e potrei anche sbagliare, ricordo che la
prima teoria in grado d'incorporare esattamente il principio di Mach fu la 
teoria scalar-tensoriale di Brans e Dicke.



Si, si, hai ragione.... ma comunque la RG e' di gran lunga + bella, e'
splendida, ma soprattutto perche' essa ha una ragione... e' frutto di
una idea, quasi la ricerca di personificare il tempo e la
massa...mentre Brans e Dicke hanno piu' che altro cercato analogie
matematiche...un po' e' come se  B&D  avessero descritto la stanza dove
si e' ad occhi chiusi, solo andando in giro per la stanza e toccando
qua e la', mentre la con RG si fosse di colpo accesa la lampadina al
soffitto.
Io noto che il motivo che spinge verso la RG e' proprio la ricerca di
conciliare con la nostra logica il principio di MACH...o meglio: (te le
metto in un modo un po' diverso)
Supponiamo che ci sia un pensiero [quello di Mach].
Supponiamo che tale pensiero non ci soddisfi in quanto cozzante col
nostro senso logico.
Quale modifiche dovremo apportare alla nostra logica per fare in modo
che tale pensiero ci risulti completamente logico?
Secondo me bisogna indagare su alcuni punti (a livello solo teorico):
La conoscenza e  la causalita'.
Dove inizia il caso? Dove finisce la conoscenza?
In un mondo "matematico" avremmo il caso?
Cosa rappresenta la costante h? Perche' esiste un limite alla nostra
conoscenza?
Si puo' parlare di <causa ed effetto> in maniera assoluta  oppure siamo
noi che scegliamo quale si debba identificare come <evento causa> e
quale si debba identificare come <evento effetto>?

 precisione, non si osserva.
Ma questa discriminazione fra materia vicina e distante può essere descritta 
fisicamente? Non riesco proprio a capire come, visto che non sembra essere 
causata dalla gravità, altrimenti ad esempio la minima anisotropia nella 
distribuzione di massa (per esempio una stella vicina o un ammasso di 
galassie in una certa direzione) avrebbe effetti sull'inerzia rilevabili, 
visto che l'effetto sarebbe enormemente più grande rispetto a quello causato 
dalle masse ancora più distanti.
Forse la gravità potrebbe funzionare considerando una massa infinita e 
isotropia a grandissima scala; l'inerzia sarebbe quindi causata da una 
"sommatoria" (produttoria?) infinita di effetti sempre più piccoli, 
centinaia o migliaia di zeri dopo la virgola... Direi che questa ipotesi si 
scontra con la teoria del Big Bang e tutte le sue conseguenze.
Però l'inerzia esiste! E se invece di cercare nel grande, si provasse a 
cercare nel piccolo: la materia che crea una "rottura di simmetria" nella 
curvatura altrimenti nulla del vuoto? 

 piombo sarebbe altrttanto grande.
...
Se ho capito bene... la massa appare maggiore, per effetto dell'aumento
della velocità, ma solo rispetto al sistema di riferimento. Se così non
fosse, misurando l'attrazione di gravità degli oggetti vicini si potrebbe
determinarne la "velocità assoluta nello spazio" (che non esiste). Quindi la
massa del cilindro che ruota attorno ad un corpo centrale aumenta se vista
dal corpo stesso, a causa della rotazione relativa del cilindro. Ma anche la
massa del corpo aumenta, se visto dal cilindro. In ogni caso, la rotazione a
velocità prossime a quelle della luce comporterebbe un aumento della
gravità. Immaginiamo di essere noi il corpo centrale. Che effetti noteremmo
(supponendo di non morirne!)? Dunque, il cilindro gira attorno a noi e la
sua massa relativa aumenta, fino a diventare enorme. Noi ci troviamo proprio
nel mezzo, nel baricentro gravitazionale. L'aumento di gravità deforma
sicuramente lo spazio-tempo. Ad occhio, direi che lo spazio interno viene
"espanso" e quello esterno "compresso" (effetto lente gravitazionale). 
Comunque sia, viene deformato. Noi, in entrambi i casi, non dovremmo 
avvertire questa deformazione. Esternamente però vedrebbero deviare la luce? 
Se lo spazio si deforma, sì. Ma la deviazione della luce indicherebbe, 
esternamente, quale dei due oggetti sta ruotando? Appare in contrasto con la 
relatività... però esternamente sicuramente potremmo dire quale dei due 
ruota, rispetto a chi è, per l'appunto, all'esterno. Oppure la rotazione di 
un oggetto non deforma lo spazio?
Insomma, la rotazione di un oggetto, chissà perché, mi pone diverse domande.
Nel caso del buon secchio, c'è una considerazione ulteriore. Non solo non 
possiamo verificare quella teoria sperimentalmente (ovvero facendo ruotare 
la massa lontana) ma esiste anche un limite pratico. Il secchio può ruotare, 
ad esempio, a 10 giri al secondo. La massa lontana no, perché supererebbe la 
velocità della luce, anche per rotazioni di frazioni di giro al secondo. Ma 
questo non significa forse che la rotazione stessa del secchio sarebbe 
possibile, se ci fosse quell'interazione di cui si è accennato?
Stefano