Forza apparente

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In fisica, una forza apparente è una forza che un osservatore solidale con un sistema di riferimento non inerziale (cioè che si muove di moto non rettilineo uniforme rispetto ad un altro sistema di riferimento inerziale, ruotando o accelerando rispetto ad esso) vede come agente, al pari delle altre forze (forze effettive o forze reali), che non deriva da alcuna interazione fisica diretta, ma trae piuttosto origine dall'accelerazione del sistema di riferimento medesimo. Come prescritto dalla legge F = ma, le forze apparenti sono proporzionali alle masse e alle accelerazioni dei corpi su cui agiscono. In parole più semplici, una forza apparente è una forza che agisce su un corpo anche se non vi viene applicata direttamente.

Talvolta, può essere conveniente risolvere problemi fisici considerando sistemi di riferimento non inerziali; in ognuno di questi casi, sarà allora necessario tenere in considerazione la presenza di forze apparenti dovute all'accelerazione del sistema. Ad esempio, la superficie della Terra non costituisce un valido sistema inerziale, per via della sua rotazione; nell'analisi di ogni sistema fisico situato sulla Terra, sarà dunque necessario prevedere l'esistenza di due forze apparenti, la forza di Coriolis e la forza centrifuga. Queste forze, sebbene non evidenti nelle attività umane di ogni giorno, sono alla base di fenomeni quali il pendolo di Foucault.

Le forze apparenti sono ancora più evidenti, ad esempio durante un viaggio in treno, quando il mezzo frena o accelera bruscamente (o curva): in questo caso, la superficie terrestre può essere considerata approssimativamente inerziale, e pertanto il sistema di riferimento interno al treno (in accelerazione rispetto ad essa) è sicuramente non inerziale. I passeggeri e gli oggetti collocati a bordo del mezzo avvertiranno forze apparenti particolarmente evidenti.

Secondo principio della dinamica in sistemi non inerziali[modifica | modifica wikitesto]

Sia un sistema inerziale fisso (o assoluto) e il sistema non inerziale in moto roto-traslatorio rispetto al primo; siano e rispettivamente i vettori velocità e accelerazione angolare del secondo sistema. Derivando il vettore posizione rispetto al tempo (ricordando che i versori non sono costanti), otteniamo:

dove è detta velocità di trascinamento, poiché è la velocità (rispetto al sistema fisso) che ha un punto che sia fermo nel sistema mobile; è come se venisse trascinato nel moto del sistema. Derivando ulteriormente rispetto al tempo, invece, segue che:

dove e è detta accelerazione di Coriolis. Possiamo così estendere il secondo principio della dinamica anche in S.N.I., purché, oltre alle forze reali , si aggiungano anche le forze apparenti :

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La forza è detta forza centrifuga, mentre è detta forza di Coriolis (come si nota, esse esistono solo se il sistema è non inerziale).

  • Si osservi che se il sistema primato si muove di moto rettilineo uniforme con gli assi ad orientamento fisso e paralleli a quelli del sistema assoluto (, e ), si ricavano le trasformazioni galileiane
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Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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