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Titolo: forza d'inerzia

Mi potreste spiegare cos'è veramente la forza d'inerzia?
So che per definizione è ,dato un corpo sottoposto ad accelerazione, pari
  -m*a,
ma che signidficato fisico ha?
E poi, a cosa serve il principio di d'Alembert? Io non ne ho mai trovato
nessuna utilità
fino ad ora (IV anno ing. meccanica) o forse l'ho applicato senza rendermene
conto.
Il mio problema nasce dal fatto che nello studio fatto a lezione della fase
di aspirazione di una pompa alternativa,
si è considerato che alla massa di fluido compresa tra il serbatoio e la
valvola di aspirazione, ovvero tutta la massa
nella condotta di collegamento, è applicata una forza (che per effetto del
moto del pistone, varia sinuisoidalmente)
ma nella trattazione, questa forza viene considerata opposta
all'accelerazione subita dalla massa fluida, e che quindi,
divisa per l'area della sezione di aspirazione, provoca una diminuzione
della pressione rispetto a quella
che era presente in condizioni statiche all'aspirazione:insomma "il pistone
comincia ad indietreggiare e *per l'inerzia*
del fluido, quest'ultimo rimane per un attimo in trazione, diminuendo la
propria pressione in ogni sezione" (parole sentite a lezione).
Vorrei in sostanza sapere in quali occasioni viene impiegata la forza
d'inerzia nella trattazione di un modello fisico.
Grazie
Ciao
Luca.

Risposta riguardo l'inerzia. Prendi in considerazione un corpo
qualsiasi. Questo corpo è pigro. Così pigro che tende a rimanere fermo
se è fermo, in ogni caso anche se lo sposti, lui tende a restare fermo.
Anche se va di moto rettilineo uniforme, tende a rimanere in quel moto,
ma solo perché la pigrizia gli dice che è meglio non avere influenze da
forze esterne. In pratica l'inerzia è la pigrizia di un corpo, che tende
a non fare nulla che implichi forze.

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Per rendersi conto di che cosa sia la forza d'inerzia basta andare a
fare la spesa al supermercato con il carrello bello pieno.
ti accorgerai che per fare partire il carrello fai una discreta fatica
mentre per mantenerlo in moto sudi molto meno.
Se consideri che quando il carrello si muove lo fai andare di moto
praticamente rettilineo uniforme ti rendi conto che nel moto (se lo
tieni uniforme ovviamente) devi solo vincere le resistenza
dell'attrito delle ruote.
Quindi fissa bene l'attenzione sul fatto che il moto è uniforme e
considera che se tu fossi su ghiaccio faresti ancora meno fatica e se
non esisstesse l'attrito addirittura andrebbe da solo.
Però il carrello è partito da fermo ed ha acquistato velocità v.
Ti rendi conto che il carrello ha subito un'accelerazione che lo ha
fatto passare da velocità zero a velocità v. Questa accelerazione non
puoi che avergliela fornita tu (ed è necessaria anche se sei sul
ghaccio).L'idea che dare un calcio ad una pietra in assenza di gravita
e attrito non provochi dolore è un'idea malsana.
Se m è la massa del carrello tu gli devi aver fornito una forza ma.
Poichè il carrello si muove di moto uniforme occorre che durante il
regime transitorio tra fermo e moto uniforme  sul carrello sia
applicata una forza  ma.
Se scrivi il secondo principio come     F  -  ma=0  ti accorgi che
nell'equazione l'inerzia ma ha segno negativo 
Ovviamente questo vale se il moto finale è uniforme e rettilineo.
Se continui ad accelerarlo dovrai fornire continuamente una forza.
In questo caso puoi pesare a stati infinitesimi di moto uniforme.
In sostanza per accelerare un corpo occorre fornire una forza pari
proprio a ma perchè istante per istante la massa  reagisce con una
forza contraria che si chiama inerzia in quanto la materia per qualche
motivo non è tanto contenta di essere accelerata mentre è contenta di
stare ferma o di mantenere la propria velocità che ha acquistata in un
certo istante ( diciamo che gli piace lo stato quò è coservatrice e
forse chissà un po' reazionaria).
Quindi se vuoi sollevare una colonna d'acqua con la pompa  non devi
fornire non solo la energia necessaria alla pressione statica di
sollevamento, ma devi fornire una energia superiore per vincere  la
forza di inerzia oltre  ovviamente al lavoro occorrente a vincere la
gravità e alle  perdite di carico.
Mi pare che però la forza di inerzia giochi un ruolo marginale sul
fenomeno in quanto una volta arrivati a regime la velocità di uscita
dell'acqua è costante quindi mi sembra che l'unica accelerazione(per
vincere l'inerzia) da fornire sia quella occorrente   per  portare la
stessa acqua da velocità nulla nel punto di pescaggio a velocità di
uscita della colonna .
Sul fatto che si verifichi un calo di pressione all'aspirazione dal
serbatoio di pescaggio è sicuramente certo in quanto in questa fase
l'acqua nella codotta di mandata  tende a invertire il proprio
movimento non ricevendo l'impulso del pistone (che va in senso
opposto).
Per tale motivo penso si introduca una valvola di ritegno (non
ritorno) per fare in modo che  l'acqua non scenda facendo calare il
rendimento e danneggiando il pistone.
La chiusura automatica della valvola  però successivamente fa crescere
la pressione   provocando quel fenomeno tanto temuto denominato colpo
di ariete dovuto ancora all'inerzia che questa volta è provocato dalla
(se pur piccola) compressibilità dell'acqua
Del principio di D'alambert ho qualche vaghissimo ricordo da meccanica
razionale,ma non mi pare che nelle normali applicazioni
ingegneristiche sia mai usato.
Spero di esserti stato di aiuto e scusa le imprecisioni (o le
cazzate).Ma le pompe a pistone le conosco poco.
ciao 

Provo a risponderti brevemente sul principio di d'Alembert.
Storicamente e' molto importante. Nelle trattazioni moderne invece
sembra un fossile rimasto per motivi sconosciuti nei libri di meccanica.
Credo che questo derivi da una progressiva perdita di coscienza del
ruolo dello stesso.
Storicamente e' collegato con l' approccio alla meccanica teso a
ricondurre i problemi di dinamica a problemi di statica
(tradizionalmente considerata piu' semplice e meglio trattabile).
In meccanica analitica viene  utilizzato per analizzare il moto di un
sistema complesso sottoposto a vincoli ( e permette 
p.es
. di ricavare le
equazioni di Lagrange da cui, in casi opportuni si ricava l' intero
formalismo lagrangiano della meccanica classica).
Giorgio

 d'inerzia nella trattazione di un modello fisico.
Sul pr. di d'Alembert, non c'e' molto da aggiungere a quello che ha
scritto Giorgio Pastore. 
Si puo' forse osservare che e' proprio nel contesto forza d'inerzia,
principio di d'Alembert che si trova l'unica giustificazione "seria"
enll'uso della forza cnetrifuga (a parte i rif. non inerziali).
Infatti in un moto circolare uniforme l'acc. a e' centripeta, e la forza
d'inerzia -ma e' appunto centrifuga. Se alle forze attive aggiungi la
forza centrifuga, riporti il problema di dinamica a uno di statica, in
cui la forza attiva e' equilibrata dalla forza centrifuga.
Quanto alla forza d'inerzia, e' ovvio che in generale se ne puo' fare
del tutto a meno, e certamente non e' abitudime dei fisici di farne uso.
Mi ero invece accorto gia' parecchi anni fa, leggendo un libro sui
motori endotermici, che nell'ingegneria meccanica era di uso corrente, e
vedo che lo e' ancora. Niente di male...
Di quello che hai scritto, l'unica cosa che non mi convince e' che un
fluido (liquido) possa trovarsi "in trazione". A quanto ne so io, appena
la pressione scende al di sotto della tensione di vapore saturo a quella
temperatura, si formano nel liquido delle bolle di vapore (cavitazione). 
Mi pare che il problema sia importante per le eliche delle navi, perche'
la cavitazione abbassa il rendimento meccanico.
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Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
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