mercoledì 16 settembre 2015

RELATIVITA' GALILEIANA


Il Principio di relatività Galileiano dice: I sistemi di riferimento INERZIALI sono EQUIVALENTI da un punto di vista dinamico. Questo vuol dire che eseguendo esperimenti di meccanica,  è IMPOSSIBILE mettere in evidenza il moto del proprio sistema . Questo vuol dire le leggi della dinamica ossia i fenomeni meccanici si presentano identici se studiati in due sistemi inerziali diversi. Nel video si rappresenta l'esperimento descritto da Galilei sul "Dialogo sopra i due massimi sitemi" 

BRANO: Riserratevi con qualche amico nella maggiore stanza che sia sotto coverta di
alcun gran navilio, e quivi fate d'aver mosche, farfalle e simili animaletti volanti;
siavi anco un gran vaso d'acqua, e dentrovi de' pescetti; sospendasi
anco in alto qualche secchiello, che a goccia a goccia vadia versando dell'acqua
in un altro vaso di angusta bocca, che sia posto a basso: e stando ferma
la nave, osservate diligentemente come quelli animaletti volanti con pari velocità
vanno verso tutte le parti della stanza; i pesci si vedranno andar notando
indifferentemente per tutti i versi; le stille cadenti entreranno tutte nel vaso
sottoposto; e voi, gettando all'amico alcuna cosa, non più gagliardamente la
dovrete gettare verso quella parte che verso questa, quando le lontananze sieno
eguali; e saltando voi, come si dice, a piè giunti, equali spazii passerete
verso tutte le parti. Osservate che avrete diligentemente tutte queste cose, benché niun
dubbio ci sia che mentre il vassello sta fermo non debbano succeder così, fate
muover la nave con quanta si voglia velocità; ché (pur che il moto sia uniforme
e non fluttuante in qua e in là) voi non riconoscerete una minima mutazione
in tutti li nominati effetti, nè da alcuno di quelli potrete comprender se
la nave cammina o pure sta ferma.
Voi saltando passerete nel tavolato i medesimi spazii che prima, nè,
perché la nave si muova velocissimamente, farete maggior salti verso la poppa
che verso la prua, benché, nel tempo che voi state in aria, il tavolato sottopostovi
scorra verso la parte contraria al vostro salto; e gettando alcuna cosa
al compagno, non con più forza bisognerà tirarla, per arrivarlo, se egli sarà
verso la prua e voi verso la poppa, che se voi fuste situati per l'opposito; le
gocciole cadranno come prima nel vaso inferiore, senza caderne pur una
verso poppa, benché, mentre la gocciola è per aria, la nave scorra molti palmi;
i pesci nella loro acqua non con più fatica noteranno verso la precedente
l’acqua che scende goccia a goccia da un secchiello entra nel collo di una bottiglia;
saltando verso prua o verso poppa a piedi pari con la stessa forza, si supera la stessa distanza.
che verso la sussequente parte del vaso, ma con pari agevolezza verranno al
cibo posto su qualsivoglia luogo dell'orlo del vaso; e finalmente le farfalle e
le mosche continueranno i lor voli indifferentemente verso tutte le parti, né
mai accaderà che si riduchino verso la parete che riguarda la poppa, quasi
che fussero stracche in tener dietro al veloce corso della nave, dalla quale per
lungo tempo, trattenendosi per aria, saranno state separate [...].


PRINCIPIO D'INERZIA SISTEMI INERZIALI E NON INERZIALI - FORZE APPARENTI SISTEMI DI RIFERIMENTO


Perchè un corpo si muove?
Un corpo si muove solo se su di esso agiscono delle forze?

La risposta è NO!

I LEGGE DELLA DINAMICA O PRINCIPIO D'INERZIA: Un corpo permane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme se su di non agiscono forze esterne. (ossia la risultante delle forze applicate è nulla)




 
Nel seguente video si mostra un esperimento che si spiega con la prima legge della dinamica:




L'INERZIA è la tendenza dei corpi a mantenere il proprio stato di moto. La grandezza fisica che esprime l'inerzia è la massa del corpo. 
L'inerzia del corpo si presenta quando si sposta un corpo inizialmente fermo, quando si  cambia la sua velocità o nel cambiare la sua direzione di moto.
Il seguente video spiega cos'è l'inerzia:


Se si elimina l'attrito si riesce a dimostrare la validità del principio. Il seguente video mostra un esperimento :

Il modo migliore per capire il primo principio è osservare quello che avviene nello spazio in assenza di gravità . Segue scena tratta dal film Gravity :

 
   
ESEMPIO: un razzo spaziale riceve una spinta dai suoi motori per uscire dalla gravità terrestre e raggiungere una determinata velocità.Dopo sgancia i razzi e continua a muoversi di moto rettilineo uniforme senza bisogno di "carburante".

Un sistema di riferimento si dice inerziale se rispetto ad esso valgono le leggi della dinamica. 
Aldo è in un treno che viaggia a velocità con moto rettilineo uniforme. Ha un un vassoio con un cubetto di ghiaccio fermo. Per Aldo il cubetto è fermo perche su di esso non agiscono forze. Gianni è fermo a terra e vede il cubetto continuare a muoversi di moto rettilineo uniforme con la velocità del treno. Anche per lui vale il Principio d'Inerzia perchè sul cubetto non agiscono forze e continua a mantenere il suo stato di moto. Entrambi si trovano in sistemi di riferimento inerziali.

In caso contrario il sistema è detto NON INERZIALE. 

I sistemi di riferimento inerziali si muovono di moto RETTILINEO UNIFORME uno rispetto all'altro. 

I sistemi NON inerziali sono ACCELERATI ( accelerano, decelerano o percorrono traiettorie curvilinee)

Un esempio di sistema inerziale  il treno o l'aereo quando si muove di moto rettilineo uniforme. Infatti in queste situazioni vale il PRINCIPIO D'INERZIA (un corpo fermo continua a rimanere fermo). In un fase di frenata o nella partenza non sono inerziali. Infatti i corpi fermi iniziano a muoversi senza che ad essi siano applicate delle forze. 
 
LA TERRA E' UN SISTEMA INERZIALE?
La TERRA è con buona approssimazione un sistema inerziale per gli esperimenti eseguiti in laboratorio anche se presenta delle forze apparenti dovute alla rotazione intorno al proprio asse e intorno al Sole (Forza di Coriolis)

L'osservatore del sistema non inerziale misura delle forze dette FORZE APPARENTI. Sono dette così perchè non sono reali e l'osservatore non inerziale le introduce per giustificare il cambio di stato dei corpi.
Sono forze apparenti la FORZA D'INERZIA e la FORZA CENTRIFUGA. 





PER I SISTEMI INERZIALI VALE IL PRINCIPIO DI RELATIVITA' GALILEIANA: I sistemi inerziali sono tutti EQUIVALENTI. Le leggi della fisica sono identiche se studiati in due sistemi inerziali diversi. (NB: questo è importantissimo. Se non valesse non avrebbe nessun senso studiare la fisica) E' quindi impossibile evidenziare lo stato di moto del proprio sistema inerziale con esperimenti di meccanica. Questo spiega il perchè non ci accorgiamo del moto del nostro pianeta Terra nonostante si muova di una velocità media di 30Km/s=108000Km/h

Principio di relatività galileiano
• Le leggi della dinamica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali.
• Tutti i sistemi di riferimento inerziali sono equivalenti. Non esiste un sistema di riferimento privilegiato.

domenica 13 settembre 2015

FENOMENI MAGNETICI: MAGNETISMO TERRESTRE E APPLICAZIONI


Il seguente video (VIAGGIO NELLA SCIENZA di Pieoro Angela ITA) introduce i fenomeni magnetici naturali: il magnetismo terrestre, aurore boreali, inversioni dei poli magnetici. Spiega come gli animali sfruttano il magnetismo terrestre per orientarsi.
Nella seconda parte parla delle applicazioni tecnologiche del magnetismo partendo dall'esperimento di Oersted per passare agli esperimenti di Faraday, per arrivare all'uso del campo magnetico per produrre il plasma indispensabile per produrre la fusione nucleare.

The fundamentals of space-time: Part 1 - Andrew Pontzen and Tom Whyntie