Sistema di riferimento
animazione elementare con
esempi per descrivere
L’ importanza del sistema di riferimento
in vari fenomeni
sfondo fisso:usato come riferimento per osservatore A
A
La cassa sulla barca (sistema di riferimento per barcaiolo)
appare immobile per il barcaiolo
appare in movimento per osservatore a terra (sistema di riferimento
sfondo fisso)
Riferimento fisso:sfondo paesaggio
A
B
V1 = 80
V = 30
V2 = 50
C
Osservatore immobile: velocità stimate 80, 50
C stima le velocità di A, B in riferimento allo sfondo immobile
B stima la velocità di A in movimento rispetto a B :30
A
50
100
B
30
80
50
100
C
130
X
Osservatore fisso X stima le velocità di A, B, C :50, 80, 50
A stima velocità di B = 30 e di C=100
C stima velocità di B=130 e di A = 100
Sfondo immobile: non visibile da osservatore
Osservatore immobile:lascia cadere oggetti
Osservatore in moto rettilineo uniforme:lascia cadere oggetti
Gli oggetti cadono sempre verticalmente: non è possibile dedurre lo stato
di quiete o di moto rispetto allo sfondo immobile
Osservazioni eseguite da X su treno verso altro treno
deduzione su movimento-i treni:assenza di punti fissi
DEFGH
A
B
C
D
E
F
G
H
A
B
C
X
E
F
G
H
A
B
C
D
E
F
G
H
A
B
C
X
E
F
G
H
DCBA
DEFGH
A
B
C
D
E
F
G
H
A
B
C
X
E
F
G
H
A
B
C
D
E
F
G
H
A
B
C
X
E
F
G
H
EFGH
Punto fisso visibile da X, permette di stabilire movimento del treno
solo nel primo esempio X risulta fermo rispetto altro treno e punto f.
DEFGH
A
B
C
D
E
F
G
H
A
B
C
X
E
F
G
H
A
B
C
D
E
F
G
H
A
B
C
X
E
F
G
H
DCBA
DEFGH
A
B
C
D
E
F
G
H
A
B
C
X
E
F
G
H
A
B
C
D
E
F
G
H
A
B
C
X
E
F
G
H
DEFGH
Sponda del fiume
Osservatore insegue la barca con velocità V = Va + Vb
Vb = 4
Va = 1
V
Va
Vb
Va+Vb
V
Barca in movimento secondo il flusso della corrente
velocità acqua rispetto alla sponda(fissa) Va
velocità della barca rispetto alla corrente(mobile) Vb
velocità della barca rispetto alla sponda(fissa) V = Va+Vb
Osservatore procede parallelo e allineato alla barca con
V = Va+Vb
V = 4+1 = 5
Sponda del fiume
Osservatore insegue la barca con velocità V = Vb - Va
Vb=4
Va=1
V=4-1=3
Va
Vb
Vb - Va
V
Barca in movimento contro il flusso della corrente
velocità acqua rispetto alla sponda(fissa) Va
velocità della barca rispetto alla corrente(mobile) Vb
velocità della barca rispetto alla sponda(fissa) V = Vb - Va
Osservatore procede parallelo e allineato alla barca con
V = Vb - Va
Veicolo fermo, oggetto cade verticalmente
Moto rettilineo uniforme:caduta verticale
decelerazione: caduta in avanti
Accelerazione: caduta indietro
Interpretazione di osservatore esterno:in caso di decelerazione:
applicata forza frenante: per inerzia oggetto non vincolato mantiene
la velocità precedente e quindi si sposta in avanti
decelerazione: caduta in avanti
Passeggero:interpreta il fenomeno come dovuto alla applicazione
all’oggetto non vincolato di una forza responsabile di una
accelerazione in avanti ( forza apparente)
Interpretazione di osservatore esterno:
in caso di accelerazione:applicata forza che aumenta la velocità :per
inerzia il corpo non vincolato
mantiene velocità precedente e ritarda con spostamento all’indietro
Accelerazione: caduta indietro
Passeggero:interpreta il fenomeno come dovuto alla applicazione
all’oggetto non vincolato di una forza responsabile di una
accelerazione indietro ( forza apparente)
Il peso percepito da passeggero nell’ascensore , varia nei diversi esempi
A : ascensore fermo, peso P (70)
B : ascensore in movimento verticale in salita uniforme P (70)
C : ascensore in movimento ascendente e accelerazione :P (71)
D: ascensore in movimento discendente accelerazione :P (69)
A
B
C
D
interpretazione
A : ascensore fermo, peso P (70):
forza peso mg = forza vincolare
B : ascensore in movimento verticale uniforme P (70)
forza peso mg=forza vincolare
P
V
A
B
interpretazione
C : ascensore in movimento e accelerazione a :P (71)
Il corpo risente del peso mg + ma = m(g+a)
per effetto della aumentata reazione vincolare(che risente di a)
P
a
V
C
interpretazione
D: ascensore in movimento in discesa e accelerazione :P (69)
Il corpo risente del peso mg - ma
= m(g-a)
per effetto della dimuita reazione
vincolare(che risente di a)
a
D
Se a= g , m(g-a) 0 : nessuna forza agente su corpo
assenza di gravità
Oggetto fluttuante in assenza di gravità (navicella spaziale)
Accelerazione (influisce su base della navicella)
oggetto fluttuante risente dell’avvicinamento della base e giunge
a contatto (come se fosse caduto, attratto da gravità)
a
Ascensore in discesa
Sistema inerziale
Ascensore in moto rettilineo
uniforme rispetto a sistema fisso
di osservatore in laboratorio
Dinamometri uguali misurano
lo stesso peso per masse uguali
Laboratorio fisso
Oggetto in caduta libera:osservatore in ascensore
in discesa rettilinea uniforme rispetto a fermo
Cade con la stessa accelerazione g per entrambi gli osservatori
Sistema inerziale
Oggetto in caduta libera:osservatore fermo
Osservatore fermo, vede oggetto
lanciato con Vo, cadere con moto
parabolico
Osservatore in ascensore in discesa
con moto rettilineo uniforme rispetto
a osservatore fermo, osserva un
moto ugualmente parabolico per
oggetto lanciato con uguale Vo
Vo
Q solidale con S1:S2 accelera verso Q: S1 risulta accelerato rispetto a
S2 con accelerazione –a ;
S2 attribuisce a Q ,solidale con S1, la stessa –a ;e quindi anche una
forza causa della accelerazione: F = -m*a ( forza apparente)
Oggetto Q , massa m
In quiete rispetto a S1
V1 = 0
a1 = 0
a2
a2= -a
S2
S1
-a
a
-a
Osservatore X
Osservatore Y
Sistemi di riferimento non inerziali
Ascensore in salita con accelerazione a < g
dinamometro misura peso maggiore per
uguale massa m
P = m*(g+a)
Laboratorio fisso:
dinamometro misura
peso di corpo di massa m
P = m*g
a
Il peso reale rimane immutato mg
ma sembra che un’altra forza m*a
sia applicata alla massa ,verso il basso
ottenendo P = mg+ma
Ascensore in discesa con accelerazione a < g
Il peso reale rimane immutato mg
dinamometro misura peso minore per
ma sembra che un’altra forza m*a
uguale massa m
sia applicata alla massa ,verso l’alto
P = m*(g-a)
ottenendo P = mg-ma
Laboratorio fisso:
dinamometro misura
peso di corpo di massa m
P = m*g
a
Ascensore in discesa con accelerazione a = g :caduta libera:
dinamometro misura peso assente per uguale massa m
P = m*(g-a) = 0
Laboratorio fisso:
dinamometro misura
peso di corpo di massa m
P = m*g
a
Il peso reale rimane immutato mg
ma sembra che un’altra forza m*a
sia applicata alla massa ,verso l’alto
ottenendo P = mg-ma = 0
Ascensore in discesa con accelerazione a = g :caduta libera:
mg = ma= 0
Laboratorio fisso:
corpo in caduta libera
Da laboratorio si osserva invece che
il corpo cade con moto accelerato g
a
Peso mg e forza apparente –ma
si equilibrano: corpo non soggetto a
forze:rimane sospeso