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Titolo: Candela su un piano inclinato

Salve Gruppo,
 
 
Una questione che ha generato qualche discussione tra i miei amici: trascurando ogni attrito, come si dispone la fiamma di una candela in un vagone in discesa libera lungo un piano inclinato? 
 
 
Applicando il "Principio di Equivalenza", dovremmo dire che si dispone verticalmente al piano inclinato, che è la "verticale del luogo", e non lungo la forza di gravitazione. E' giusto questo discorso?
 
Naturalmente, quando l'ho detto, nessuno mi ha creduto.
 
Stessa cosa se accendo un accendino in un ascensore in caduta libera: la fiamma dovrebbe allinearsi con lo stoppino.
 
 
Poi però  sono sorte ulteriori considerazioni: ma che forma ha la fiamma di un candela, in assenza di aria? (immaginando che si possa ottenerla, ad esempio mescolando ossigeno liquido e idrogeno). Ha una forma "orientata", lungo lo "stoppino", o è a simmetria sferica? 
 
Nel secondo caso, infatti, per quale motivo la fiamma dovrebbe assumere una direzione particolare?
 
grazie per eventuali commenti,
 
Michele
 

Michele Andreoli ha scritto:
 > Una questione che ha generato qualche discussione tra i miei amici:
 > trascurando ogni attrito, come si dispone la fiamma di una candela
 > in un vagone in discesa libera lungo un piano inclinato?
 >
 > Applicando il "Principio di Equivalenza", dovremmo dire che si
 > dispone verticalmente al piano inclinato, che è la "verticale del
 > luogo", e non lungo la forza di gravitazione. E' giusto questo
 > discorso?
Direi che il risultato è giusto, ma la giustificazione mi pare un po'
sbrigativa.
Se l'hai scritta così per brevità, va bene.
Ma se dovessi spiegarla a degli studenti occorerebbero dei passi
intermedi.
 
1. Perché la fiamma di una candela si dispone verticale?
R. Perché è trascinata verso l'alto dal moto convettivo dell'aria
riscaldata.
E il detto moto convettivo è in direzione opposta alla gravità.
 
2. Com'è diretta la gravità nel vagone?
R. È la risultante delle gravità "reale" e della gravità "apparente",
che a sua volta è opposta all'accel. del vagone e in modulo vale
g*sin(alfa).
Facile vedere che che tale risultante è perpendicolare al piano
inclinato (e in modulo vale g*cos(alfa)).
 
 > Naturalmente, quando l'ho detto, nessuno mi ha creduto.
In altri tempi ti avrebbero condannato al rogo :-)
Con un po' di pazienza si potrebbe fare un esperimento, con una rotaia
a cuscino d'aria disposta inclinata, e sopra un carrello chiuso che
contiene una candela.
Nel 2000 alla scuola estiva dell'Aquila facemmo un esperimento simile:
caduta di un grave in un carrello che scivola su una rotaia inclinata.
Credo di avere un brevissimo filmato.
 
 > Stessa cosa se accendo un accendino in un ascensore in caduta
 > libera: la fiamma dovrebbe allinearsi con lo stoppino.
Questo non lo capisco. Accendino? Stoppino?
 
 > Poi però sono sorte ulteriori considerazioni: ma che forma ha la
 > fiamma di un candela, in assenza di aria? (immaginando che si possa
 > ottenerla, ad esempio mescolando ossigeno liquido e idrogeno). Ha
 > una forma "orientata", lungo lo "stoppino", o è a simmetria sferica?
Difficile avere una fiamma in assenza di aria...
Mescolare O liquido (?) e H ?
Ma che vuol dire? Vuoi fare una bomba?
 
Comunque: se provi ad accendere una candela nell'ascensore, in assenza
di gravità, credo che non ci riuscirai.
Manca il moto convettivo, quindi non c'è ricambio; presto manca
l'ossigeno e la fiamma si spegne.
Si potrebbe usare un cannello ossidrico: avendo il rifornimento di
ossigeno, la fiamma si avrebbe, e sarebbe diretta secondo il getto di
gas che esce dal cannello.
Anche quando si usa il cannello in condizioni normali, la fiamma nel
tratto iniziale è diretta come il cannello, poi (se è una fiamma
lunga) piega verso l'alto quando il getto nell'aria rallenta)
 
 > Nel secondo caso, infatti, per quale motivo la fiamma dovrebbe
 > assumere una direzione particolare?
Ho già risposto.
-- 
Elio Fabri

 Elio Fabri
 
Michele Andreoli

 Bruno Cocciaro


Intuitivamente è la risposta che avrei dato anch'io, ma non saprei giustificarla meglio. 
 
Si, in virtù del gradiente di potenziale, che sia gravitazionale o inerziale, risulta così, ma perché gli altri campi presenti (reazione vincolare) non contano? 
Lo so, c'è qualcosa di semplice che mi sfugge. 
 
Per quanto riguarda la fiamma in assenza di gravità, questa si forma, molto debole, pressoché sferica, a causa della diffusione. Hanno fatto esperimenti sulla stazione spaziale. 
Un link da Focus
 
 
https://www.focus.it/scienza/spazio/come-brucia-nello-spazio-la-fiamma-di-una-candela#:~:text=In%20assenza%20di%20gravit%C3%A0%2C%20la,alto%20con%20una%20forma%20allungata
.
 
Ciao. 
--
Wakinian Tanka 
 

 > Bruno Cocciaro
 
ciao, Michele

 
 
In effetti, mi accorgo ora che su Focus la questione delle fiamme nello spazio è gettonatissima!
 
Ma che la fiamma fosse sferica, secondo me ci si poteva arrivare anche senza esperimenti …
 
ciao,
Michele

Michele Andreoli ha scritto:
 > Sì, di questo fatto ci eravamo dimenticati, hai ragione :-)
Veramente io non me n'ero dimenticato: nel mio post delle 12:02 si
legge:
 > Con un po' di pazienza si potrebbe fare un esperimento, con una
 > rotaia a cuscino d'aria disposta inclinata, e sopra un carrello
 > chiuso che contiene una candela.
Faccio notare: "chiuso".
Non l'ho spiegato, perché mi pareva ovvio.
Per di più, se non fossse chiuso, nel rif. del carrello ci sarebbe
pure il vento, che farebbe piegare la fiamma in senso opposto al moto.
-- 
Elio Fabri

 Resta aperto il problema adombrato dal prof. Fabri: in assenza di peso la fiamma si mantiene?
 
Questo sulla ISS
 
https://www.youtube.com/watch?v=BxxqCLxxY3M
 
 
Questo invece in una scatola in caduta (quasi) libera
 
https://www.youtube.com/watch?v=VAA_dNq_-8c
 
 
-- 
Franco
 
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

Grazie,
questi due filmati sono abbastanza chiarificatori ….
 
-m



sì, me n’ero dimenticato io …. forse perchè, fin dall’inizio, ho pensato
ad un esperimento “mentale”, nel vuoto 
 
-m

Alberto_Rasà ha scritto:
 > Si, in virtù del gradiente di potenziale, che sia gravitazionale o
 > inerziale, risulta così, ma perché gli altri campi presenti
 > (reazione vincolare) non contano?
Onestamente non so cosa risponderti, perché non capisco la domanda.
Posso solo dire che non chiamerei la reazione vincolare "un campo".
Non è un campo, perché esiste solo nei punti di contatto, e solo
perché ci sono i due corpi che si toccano.
Un campo è tutto l'opposto: c'è (uso pericoloso del verbo "essere")
anche se non c'è nessun corpo a sentirlo.
-- 
Elio Fabri


Si, vero. Ma anche in assenza di un vero campo, l'effetto ci sarebbe, ad esempio all'interno di un razzo con i motori accesi (la forza che questi esercitano non deriva da un campo) in quanto comunque l'aria all'interno accelera (dopo il transitoruo iniziale) e in modo uniforme (o comunque particolare e non caotico). 
Naturalmente se il laboratorio è fermo in presenza di un campo gravitazionale si ha lo stesso effetto. 
Ma queste due cose insieme come si possono dire con una formulazione unica, generale? 
Che deve esserci un "campo di accelerazioni rispetto ad un riferimento inerziale"? Ha senso dire così? 
Ciao. 
 
--
Wakinian Tanka