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Titolo: Misurare la velocità nello spazio...

Salve a tutti...
è da qualche giorno che mi chiedo se possa essere possibile misurare
la velocità istantanea di un corpo che si trovi a viaggiare nello
spazio...e aggiungerei profondo! :)
Mi spiego meglio: pensiamo di essere a bordo dello space shuttle e di
trovarci (è solo una supposizione...) in un posto dove non possiamo
agganciarci a nessun sistema di satelliti (tipo GPS) e fare calcoli di
triangolazione...gli unici riferimenti che abbiamo sono pianeti,
stelle e comunque tutti corpi che possiederanno anch'essi un moto
relativo (per semplicità uniforme) rispetto alla nostra navetta e che
quindi, almeno secondo me, non permetterebbero di giungere a valori
misurati che rivestano qualche interesse...
Come possiamo da un punto di vista reale sapere la nostra velocità
istantanea e quindi di riflesso come cambia la nostra posizione nel
tempo (cioè in che direzione ci stiamo muovendo)????
Potrà sembrare una cavolata per qualcuno che ne sa qualcosina, ma
purtroppo io non sono riuscito ad arrivare ad alcuna conclusione
ragionevole vista la mia limitata sapienza!
C'è qualcuno che può aiutarmi ed eventualmente indirizzarmi verso
qualche tipo di tecnologia o fenomeno fisico che stia alla base di un
eventuale soluzione al problema (magari andrà a finire che sarà una
cavolata...)???
Grazie e saluti a tutti!

 spazio...e aggiungerei profondo! :)
[cut]
La velocità di un qualsiasi corpo è un concetto relativo al sistema di
riferimento rispetto al quale esegui le misurazioni; pertanto per poter 
misurare la velocità istantanea della navicella è necessario
preliminarmente definire con precisione il sistema di riferimento
adottato. 
Saluti,
Aleph
-- 
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Ho lì'impressione (ma magari mi sbaglio) che il tuo probelma, più che
"tecnologico", sia "teorico": tu dici di non immaginare come si possa
misurare al velocità se ci si può confrontare solo con entità anch'esse
in movimento (pianeti, ecc...). Il problema è che la velocità "assoluta"
non esiste: la velocità è definita rispetto ad un qualche riferimento:
con tutta probabilità deciderai il tuo riferimento (e _devi_ farlo per
poter parlare di velocità) in base a qualche oggetto reale che osservi,
e allora automaticamente hai anche un riferimento rispetto al quale
misurarla...
Poi esistono mille varianti e mille strategie sia epr definire il
riferimento, sia per misurare la velocità, ma il concetto è sempre
quello...
Spero di essermi spiegato
Giacomo

 ...
Quello che dite tu e Aleph e' giustissimo, pero' qualche minimo
commento ci vuole, a mio parere.
Perche' "la velocita' assoluta non esiste"?
Perche' "e' un concetto relativo" (Aleph)?
Ci sono due possibili risposte, a due diversi livelli.
Da un lato e' ovvio che per misurare una velocita' debbo avere *due*
oggetti, e debbo rilevare i cambiamenti nelle posizioni relative.
Pero' sotto sotto c'e' un'altra questione, che si chiama "principio di
relativita'", ossia che non esista un riferimento privilegiato, e
quindi non solo la velocita' sia relativa, ma non sia possibile
rilevare sperimentalmente una differenza tra riferimenti diversi (in
moto TRU).
Ma questo secondo fatto non e' logicamente necessario: per quanto ne
sappiamo e' vero, limitatamente ai rif. inerziali pero'.
Per Trabacco81 avrei una sommessa preghiera: non scrivere "possa
essere possibile misurare". Se dici "sia possibile misurare" oppure
"si possa misurare" basta e avanza...
Scusa, e' una delle mie numerose idiosincrasie linguistiche :)
 
------------------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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tempo (cioè in che direzione ci stiamo muovendo)????
Devi riferirti alle stelle fisse, o meglio(?) alla
radiazione di fondo, come se definissero lo spazio
assoluto newtoniano.
-- 
Ciao,		|   Attenzione! campo "Reply-To:"  alterato	|
Remigio Zedda	|   posta: ti.ilacsit@zoigimer  <-- dx/sn  ;^)	|
	-- GNU/Linux 2.4.25 su Slackware 9.1

 Grazie e saluti a tutti!
Cappei! altro che cavolata! sta cosa me la chiesi anch'io quando ero ancora
a scuola;
solo al primo anno di Chimica pensai che si potesse risolvere nel secondo
modo che ti ho descritto e solo quest'anno, al terzo anno di Chimica,
spedendo un post su it.hobby.volo ho scoperto che esiste già un sistema
chiamato *a piattaforma inerziale* che sfrutta il primo metodo che ti ho
scritto.
Infatti il primo metodo consente di risparmiarsi il calcolo di due dei
cinque richiesti dal secondo.
Che fregatura!! avevo pensato di brevettarlo ;-(.
ciao!

Beh,....ho letto tutte le risposte che mi avete dato. Innanzitutto vi
ringrazio per la disponibilità, visto che il discorso del sistema di
riferimento era proprio una banalità che avevo scordato...
In ogni caso la mia domanda era sorta pensando a come, ad esempio, una
sonda spaziale (tanto per restare su qualcosa che è stato fisicamente
realizzato, e non sulle navette di star trek :) possa essere guidata
correttamente a destinazione (ad esempio diciamo verso saturno).
Essa deve ovviamente inviare dati di telemetria al centro di
controllo, il quale invia a sua volta le correzioni di rotta (si
chiamano così?), però (e qui mi rivolgo a Chicco83 che è stato
particolarmente illuminante) andare ad integrare tutte le forze e le
accelerazioni che la sonda ha subito al fine di tracciare la reale
posizione della stessa mi sembra qualcosa di poco fattibile...e che
comunque secondo me risulta affetto da un bel po' di errori...
Ripensavo invece al discorso delle stelle fisse...ma anche lì mi viene
il dubbio che magari le vediamo fisse solo dalla terra, mentre se ci
muoviamo può darsi che cambino posizione, visto che il nostro punto di
vista è cambiato; su questo però ammetto che sono un po' ignorante in
astronomia (o astrofisica), perciò se c'è qualcuno che ha tempo di
scrivermi due righe e ha voglia di dire la sua non potrò che
ringraziarlo, perchè mi ha aiutato a risolvere un bel dubbio (ed anche
a preparare un esame, a dire il vero :).
Grazie ancora e ciao a tutti!.
Marco
P.S.: mi scuso per gli strafalcioni grammaticali tipo 'ma però',
'possiamo supporre che sia possibile...', ecc.

 muoviamo può darsi che cambino posizione,
Non è che mi intenda di astronomia, ma da quello che ricordo le stelle si
muovono l'una rispetto all'altra
come ad esempio il Sole rispetto alle altre stelle!
Ma non  so dirti in che modo influenzi la misura della velocità se ti basi
sulla loro posizione.
Ciao e in bocca al lupo per l'esame!
P.S. Toglimi una curiosità, di che esame si tratta?

 P.S. Toglimi una curiosità, di che esame si tratta?
Guarda...al momento sono al 3° anno di ingegneria elettronica, ed ho
un corso che si chiama "strumentazione elettronica di misura". L'esame
consiste nel realizzare un progetto che incarni un sistema elettronico
di misura completo e, a detta del prof., è molto meglio proporre
personalmente qualche idea, piuttosto che basarsi su quello che offre
lui, quindi stavo cercando di informarmi su come potrei affrontare il
problema relativo a ciò che ho postato.
tra l'altro esistono dei sensori chiamati accelerometri, realizzati in
tecnologia MEMS (micromeccanica su wafer di silicio) che permettono di
rilevare accelerazioni anche di centesimi o millesimi di 'g'...il
tutto nelle dimensioni di un transistor! ed anche senza ricorrere a
costosi giroscopi meccanici o in fibra ottica...e pensavo di basarmi
su di questi per realizzare una sorta di piattaforma inerziale, che
verrebbe ad avere dimensioni molto più piccole di quelle a giroscopi,
e che potrebbe venire utilizzata per realizzare svariatissime cose,
dai guanti per realtà virtuale, ai puntatori basati sul movimento
della mano, a dei sistemi di navigazione per piccoli robot o veicoli
aeromobili....insomma, ce n'è già abbastanza su cui lavorare!
Ora, grazie all'aiuto ricevuto, ho già un'idea di massima su come
procedere...e casomai vi terrò aggiornati!!!! :)))
Grazie ancora. Ciao.
Marco

 verrebbe ad avere dimensioni molto più piccole di quelle a giroscopi,
Non credo che gli accelerometri MEMS possano rimpiazzare i giroscopi
come rivelatori di rotazioni.


 come rivelatori di rotazioni.
Cominciano ad essere utilizzati commercialmente :-). Ci sono (almeno) 
due tipi di sensore di rotazione, uno che fornisce teta (almeno ci 
prova), l'altro omega.
Per la misura della rotazione "assoluta", si usa una massa, normalmente 
di polisilicio, libera di ruotare (in realta` di stare ferma). Quando si 
ruota tutto il silicio attorno, la massa sta ferma e cambiano delle 
capacita` che vengono misurate per dare una indicazione della rotazione 
(con tutte le ovvie limitazioni dovute agli attriti).
Misurare omega e` relativamente facile (si fa per dire :-)). Si prende 
una trave di silicio montata a sbalzo orizzontalmente e la si mette in 
vibrazione ad esempio lungo la direzione verticale. Se si fa ruotare 
tutto il sistema lungo un asse parallelo alla trave, nasce una 
accelerazione di coriolis che sposta lateralmente la trave: si misura 
questa deviazione e si risale alla velocita` di rotazione.
In pratica, al posto di una sola trave, si usa un doppio pettine, in 
modo da aumentare la sensibilita` della misura elettrica, ma il concetto 
e` ovviamente sempre lo stesso.
Sistemi di questo genere vengono gia` utilizzati su alcuni aerei di 
aviazione generale (aerei da turismo) per sostituire l'orizzonte 
artificiale e gli altri strumenti giroscopici, e dare le indicazioni su 
un grande pannello LCD (molto piu` facile da vedere rispetto agli 
strumenti standard).
Ciao
-- 
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

 prova), l'altro omega.
Sembrerebbe incredibile, ma se lo dici debbo crederti.
Puoi darmi un'idea delle sensibilita' a cui arrivano?
Comunque e' cosa diversa dall'usare gli accelerometri di cui parlava
Trabacco81, mi pare.


 prova), l'altro omega.
A rischio di sembrare ignorante ma cosa intendi per theta ed omega? Uno 
sembra essere il modulo del vettore rotazione angolare, l'altro una sua 
componente (nella verticale locale?). Oppure, ti riferisci alla 
convenzione usualmente utilizzata per la rotazione terrestre, dove theta 
e' la colatitudine e quindi l'angolo tra il vettore r.a. (Omega) e la 
verticale locale?
Se, effettivamente, uno dei sensori misura la componente in una 
direzione qualsiasi allora perche' non usarne semplicemente tre ortogonali?
Daniele Fua'
Uni. Milano-Bicocca

 direzione qualsiasi allora perche' non usarne semplicemente tre ortogonali?
In effetti sono usati tre sensori montati ortogonalmente fra di loro.


 Trabacco81, mi pare.
Ci sono due famiglie di piattaforme inerziali. Le prime, piu` vecchie, 
erano essenzialmente meccaniche: i giroscopi, con opportuni sistemi di 
controllo, mantenevano fisso l'orientamento di una piastra su cui erano 
montati gli accelerometri lineari, la cui uscita, integrata due volte, 
dava la posizione. Per riportare questa misura di posizione riferita 
agli assi piattaforma e alla sua posizione iniziale, si doveva fare solo 
un cambio di coordinate. Gli aerei fino a una ventina di anni fa, le 
missioni apollo avevano sistemi del genere. Le piattaforme inerziali 
montate sugli aerei permettevano di fare la traversata atlantica 
arrivando in prossimita` della costa con errori dell'ordine di una 
decina di miglia.
Con la disponibilita` di calcolatori piccoli e potenti, la filosofia 
delle piattaforme e` cambiata: non c'e` piu` un sistema meccanico 
(costoso, inaffidabile, pesante...), ma si utilizzano sempre dei sensori 
di accelerazione lineari, montati direttamente sul velivolo, e dei 
sensori di velocita` angolare, anche questi fissi sul velivolo.
Per trovare la posizione del velivolo non basta piu` una semplice 
integrazione doppia, perche' istante per istante l'orientamento del 
sensore cambia, ma questo e` conosciuto integrando le velocita` angolari.
Negli aerei di aviazione leggera le cose sono ancora piu` semplici: le 
piattaforme non servono per sapere "dove si e`", ma soltanto come e` 
messo l'aereo rispetto alla verticale locale e come varia questa 
posizione: in questo caso, anche considerando i problemi di costo, 
vengono usati i misuratori di velocita` angolare allo stato solido.


 ha
scritto:

In nuova Zelanda fanno degli oggettini con tecnologia superfluida 
e con sensori squid ad effetto Josephson con sensibilita' dieci a 
meno dieci radianti al secondo in gradi  diventano 360/2pi circa 
dieci a meno otto gradi al secondo. Sono basito. Certo che ad un 
oggetto del genere essere sfiorato da una brezza deve fare l'effetto 
di essere investito in pieno da un geyser. Sono anche
piu' meravigliato del fatto che queste precisioni erano
gia' state raggiunte nel 2000 e da allora i miglioramenti
sono stati di qualche frazione. Qualcuno sa che precisione
serve a misurare l'effetto di Lense Thirring? Leggo sulle
pagine dell'ESA che la missione Hyper montera' a bordo
uno di questi oggettini solo che la data di lancio e' prevista
2020. Negli Stati Uniti si sono chiesti presto perche' motivo
mandare in orbita quello che si potrebbe insonorizzare a
livello del suolo? Ed hanno lanciato un progetto MIGO parallelo
a LIGO.  Intanto la drammatica situazione creata dagli 
sperimentali del MIT che hanno concretizzato la condensazione e portato
avanti gli esperimenti sulle fasi superfluide della materia  non finisce
qui,
oltre a mettere in crisi la necessita' di usare spazi come quelli 
necessari per la realizzazione di un'antennone come quello in 
fase di realizzazione in Italia questi oggetti si permettono il lusso 
di minacciare misure che per LIGO e VIRGO non sarebbero possibili. 
Per fortuna di questi esperimenti l'arte della correzione degli errori
e' un'arte difficile e forse quello che non si riesce a mediare su spazi
ristretti si riesce a mediare su spazi piu' lunghi ed insomma le buone
qualita' della luce non sono ancora state archiviate. Intanto vale il
fatto che Ciufolini si e' studiato le orbite di un paio di sonde
spaziali
ed ha misurato un effetto di Lense Thirring. Dicono sia la prima misura
diretta. NASA conferma. Un piccolo Davide. Per fortuna l'interferometria
ad onde di materia continuera' ad essere utile, il progetto LIGO 
continuera' a produrre alta tecnologia, molta gente potra' studiare, gli
esperimenti sulle particelle andranno avanti, in Italia avremo ancora 
tante glorie. E la gente continuera' a fare orecchie da mercante, con 
ragioni che devono essere senz'altro ottime, ma che rimarranno in gran 
parte inintellegibili alle vaste platee, che crederanno piu'  allo 
splendore dei grandi laboratori,  che alle parole di un Rubbia di 
turno. Altro che i chilowatt di Amadeus.  
-- 
Posted via Mailgate.ORG Server - 
http://www.Mailgate.ORG

latitudine dell'aereo fermo al parcheggio).
Ma che meraviglia! E pensare che io ero rimasto alla misura della latitudine
fatta con il sestante e tre osservazioni del sole vicino al mezzogiorno
locale nonché interpolazione "ad occhio" con una curva e uso delle
effemeridi!!!!
Un quesito che mi sono posto fino da ragazzo quando ho iniziato a fare il
pendolare in treno (che, tra l'altro, continuo a fare): secondo voi è
possibile definire completamente la s(t) (spazio percorso in funzione del
tempo) di un treno avendo solo un accelerometro 3D e non potendo guardare
fuori?  Nel senso che: per esempio, riesco a correggere per la componente
della gravità nel senso del moto quando vado in salita/discesa?
Daniele Fuà
Uni. Milano-Bicocca

 oggetti, e debbo rilevare i cambiamenti nelle posizioni relative.
Forse riusciro' a passare definitivamente 
per deficiente, se non ci fossi gia' riuscito
con queste cinque domande:
"la temperatura della radiazione fossile non
dipende dalla direzione di moto?"  
"un misuratore di temperatura della radiazione
fossile quanto e' ingombrante?"
"non si possono usare sorgenti lontane come
frequenze di riferimento e fare interferometria?"
"quanto e' ingombrante un interferometro per
misurare la luce di sorgenti lontane?"
"C'e' qualche probabilita' che questi shift
non dipendano dal punto in cui sono misurati?"


 della gravità nel senso del moto quando vado in salita/discesa?
Credo che manchino le informazioni sull'orientamento 
degll'accelerometro. Senza di quelle non puoi sapere in che direzione 
rispetto a un riferifemto esterno al treno e` l'accelerazione misurata 
sul treno e non mi si puo` ricostruire la traiettoria s(t). Mancano 
cioe` i giroscopi o i misuratori di velocita` angolare di cui si parlava 
in questo thread.
