Le equazioni di Newton descrivono e predicono il modo con cui gli oggetti si muovono: ma si muovono rispetto a che cosa? Per ricavare il moto di una monetina che cade all'interno di un aereo di linea che viaggia a 1000 km/ora, dovremmo calcolarlo rispetto all'interno dell'aeroplano, o rispetto alla Terra che sta fuori? E questa scelta non fa nessuna differenza? In tal caso sarebbe meglio calcolare il moto rispetto all'interno dell'aeroplano, che è molto più facile. E se la monetina viene lasciata andare fuori da un veicolo spaziale in orbita, dovremmo calcolare il suo moto rispetto all'interno del veicolo spaziale, o rispetto alla Terra che sta fuori? O magari rispetto al Sole, attorno al quale la Terra si muove a una velocità ancora maggiore? O addirittura rispetto alla galassia, entro la quale il Sistema Solare si muove a sua volta? Ciascuna di queste situazioni scelte è nota come sistema di riferimento. Alcuni possibili riferimenti sono
-- la superficie della Terra, oppure -- le stelle lontane rispetto alle quali la Terra ruota e si muove.
La scelta del sistema di riferimentoL'osservazione suggerisce che tra tutte le possibili scelte, il riferimento delle stelle (o quello dell'universo lontano) è quello più adatto alle equazioni di Newton.Tuttavia, non è sempre questo il riferimento più conveniente: per qualcuno seduto in un aereo di linea, o in veicolo spaziale in orbita o sulla Terra che ruota, è molto più agevole osservare come si muovono gli oggetti rispetto alle immediate vicinanze, piuttosto che valutare il loro moto rispetto all'universo lontano! È quindi spesso preferibile calcolare le correzioni da apportare alle leggi della fisica in un sistema di riferimento locale, e successivamente, tenendo conto di tali correzioni, calcolare il moto locale. In questa sezione e nella prossima verranno esaminati due casi piuttosto tipici. In questi casi, rispetto al resto dell'universo, il riferimento locale
(2) ruota a velocità costante attorno a un punto fisso.
Velocità rettilinea e uniformeSupponiamo di stare seduti in un aereo (o in treno o in una nave) che si muova con una velocità v0 , costante in grandezza e direzione ("moto rettilineo uniforme"). Strettamente parlando, questa costanza dovrebbe essere rispetto al "riferimento assoluto" dell'universo lontano. Qui tuttavia assumeremo soltanto la costanza rispetto alla superficie della Terra, e più avanti mostreremo che questo sistema costituisce una buona approssimazione del "riferimento assoluto".
Come differiscono le osservazioni effettuate in due diversi sistemi di riferimento -- l'interno dell'aeroplano e la Terra? Molto semplicemente: ogni velocità v misurata all'interno dell'aeroplano corrisponde a una velocità
è il tasso di variazione della velocità v. --l'accelerazione a' rispetto al suolo è il tasso di variazione ella velocità v'. E poiché le accelerazioni sono le stesse, lo saranno anche le forze:
Nel riferimento della Terra F' = ma' Tutte le leggi della meccanica restano le stesse in un |
Il prossimo argomento: #22b L'aberrazione della luce delle stelle
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Autore e Curatore: Dr. David P. Stern
Ci si può rivolgere al Dr. Stern per posta elettronica (in inglese,
per favore!):
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Traduzione in lingua italiana di Giuliano Pinto
Aggiornato al 21 Ottobre 2005