 In una precedente sezione è stato descritto il moto circolare ed è stata introdotta la forza centripeta che rende possibile un tale moto. Si tratta di una forza diretta verso il centro di rotazione, la cui grandezza è
Per chi non ha mai studiato il moto e l'accelerazione, "centripeta" è probabilmente una parola nuova. Tuttavia, quasi tutti hanno familiarità con la forza centrifuga che spinge verso l'esterno, quella forza cioè che vi spinge lontani dal centro di rotazione quando un'auto prende una curva in velocità. Nei parchi di divertimenti, è la forza che vi tiene pressati contro la parete di quei grandi cilindri girevoli, consentendo di mantenere la propria posizione anche stando a testa in giù. Qual'è la connessione?
Le forze inerzialiCome si vedrà, la forza centrifuga non è una forza "reale", nel senso che in qualsiasi moto calcolato "rispetto al sistema di riferimento dell'universo" (o in sistema che sia in moto rettilineo uniforme rispetto all'universo) tale forza non appare assolutamente. In un tale sistema di riferimento, se un oggetto si muove lungo una circonferenza, è necessaria una forza centripeta per mantenere un tale moto, altrimenti l'oggetto vola via per la tangente, con velocità costante lungo una linea retta.Purtroppo, se state seduti (per esempio) in un vagoncino di un otto volante che corra lungo un anello verticale, come nell'immagine qui sopra, presa in un parco di divertimenti in Giappone, è un po' difficile visualizzare il proprio moto rispetto alla Terra. È molto più semplice studiare il moto rispetto a un sistema di riferimento solidale con il vagoncino in cui state seduti. Il vagoncino dell'otto volante, tuttavia, è sottoposto a varie accelerazioni e, come regola, quando cerchiamo di applicare le leggi del moto all'interno di un sistema di riferimento accelerato, entrano in gioco altre forze, note come forze inerziali. Si potrebbe chiamarle forze "fittizie", se si preferisce, poiché se si calcola lo stesso moto nel sistema di riferimento del mondo esterno, tali forze non compaiono affatto. All'interno del sistema di riferimento accelerato, tuttavia, queste forze non sono distinguibili dalle forze reali, ed esse richiedono delle altre forze reali per controbilanciarle.
La forza centrifuga è una di queste forze ma, prima di studiarla, consideriamo un caso più semplice. Supponete di stare seduti in un autobus, che proceda con un moto rettilineo. Improvvisamente l'autista frena e tutti i passeggeri si sentono spinti in avanti. Perché?
Supponiamo di adoperare un sistema di coordinate (x,y), con la x orientata verso il basso e la y orientata nella direzione del moto dell'autobus (se siete abituati a un sistema (x,y) con l'asse y orientato verso l'alto, ruotate il sistema di assi di 90° in verso orario). Allora i vettori unitari xu e yu saranno dei vettori di lunghezza unitaria, nelle direzioni x e y.
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