Le vacanze sono ormai giunte al termine, quindi un po' di "giramento" è più che normale... sperando di fare cosa utile e gradita, abbiamo pensato di distrarvi con "giramenti" di altra e ben più nobile natura. Se, poi, associate alla lettura un buon vino che avrete fatto girare nel modo giusto, l'effetto anti-giramento si massimizzerà. Provare per credere!
Questo lungo articolo raccoglie una lunga serie di articoli singoli e vuole arrivare a spiegare la forza di Coriolis, una forza "fittizia" come la "centrifuga". Esse, a volte, sono sottovalutate e/o relegate a essere definite "false". Possiamo anche accettarle come "non reali", ma di sicuro vengono avvertite quando si ha a che fare con un sistema di riferimento non inerziale. E, analogamente, un sistema non inerziale non è assolutamente di importanza secondaria rispetto a uno inerziale. La nostra stessa Terra, luogo in cui avvengono la maggior parte dei normali fenomeni di meccanica, è un sistema non inerziale. Molte volte possiamo anche trascurare questo fatto, ma non certo quando si vuole parlare della forza di Coriolis.
Vediamo di concludere la nostra lunga trattazione sulla forza di Coriolis, abbandonando palline, astronavi, aerei e, perfino, pendoli. La nostra piattaforma rotante è diventata tutta la Terra e vogliamo studiare, in modo molto divulgativo, l’effetto più vistoso della forza di Coriolis (e di sua sorella centrifuga). Stiamo parlando dei vortici ciclonici e anticiclonici. I primi, soprattutto, causano i celebri cicloni con i loro effetti devastanti. Purtroppo, la forza di Coriolis ha un peso non indifferente sulla creazione di questi tragici effetti atmosferici.
Praticamente Andy ha risolto il QUIZ dell'orso bianco e io chiedevo solo una piccola informazione in più, che è scivolata nei commenti. Comunque sia, il nostro orso bianco non ha fatto altro che “inventare” il pendolo di Foucault nella sua posizione più favorevole: il polo terrestre.
Vorrei sfidare chiunque, che sia giunto esattamente al Polo Nord, a dimostrare che la Terra non sia piatta. Soprattutto se può muoversi di solo pochi metri attorno all’asse polare (ultimamente lo hanno dipinto di rosso per ricordare che il clima terrestre è ormai veramente “bollente”). Toccando l’asse polare (non muovetelo troppo, mi raccomando…) si avverte, però che, anche se piatta, la Terra gira attorno a quell’asta che punta quasi perfettamente verso la stella polare (le farà mica il solletico?).
Il titolo sembra solo una constatazione e nulla più. Spesso viene presa come tale e da essa si innesca il discorso del Pendolo di Foucault e della rotazione della Terra. Tuttavia, esiste una dimostrazione molto pignola che fa uso dei prodotti scalari e vettoriali. Farà un gran piacere agli amanti dei vettori e delle operazioni collegate.
Tiriamo un po’ le somme, dopo i tanti esempi che abbiamo illustrato, per mettere in evidenza la forza di Coriolis e la sua cara sorella centrifuga. Va bene la semplicità grafica, ma un po’ di fisica non guasta mai. In particolare, dobbiamo capire bene quanto e come siano attive, in un vero gioco di squadra! Reputo, perciò, questo semplice articolo molto utile per legare insieme tutto quanto detto finora… non saltatelo!
A parte i piccoli problemi di salute che mi hanno un po’ bloccato, è giunta l’ora di risolvere velocemente i due ultimi quiz sui sistemi non inerziali e passare, poi, a tirare un po’ le somme, aggiungendo un minimo di … matematica. Forse, forse, avete capito che Coriolis & co. mi piacciono abbastanza ...
Scusate, ma l’entusiasmo di Arturo mi ha stimolato a proporre un nuovo piccolo e semplice quiz veramente natalizio… Con poco o niente si possono inventare coreografie splendide e favolette commoventi: viva la meccanica!
Eccovi il quiz promesso... Più che un quiz è un invito a lavorare un po' con semplici mezzi che qualsiasi PC (o compasso, righello e matita) possono fornirci facilmente. Il punto chiave è vedere graficamente come agiscono le forze centrifuga e di Coriolis sul moto rettilineo e uniforme di un oggetto (aereo) che vari la sua velocità in rapporto a quella di rotazione della piattaforma da cui parte. Ne vedremo delle belle, soprattutto per velocità lineari molto ridotte...
Ecco a voi la soluzione del quiz degli aerei e delle astronavi. Devo subito dire che Andy è stato qualitativamente (quello che si richiedeva, d’altra parte) molto preciso. Grazie per il suo impegno. Mi sto accorgendo sempre di più che un semplice moto rotatorio inneschi problematiche non proprio banali, per cui continuo a batterci sopra, puntando ai concetti piuttosto che alle formule (quelle le abbiamo già date).
E’ giunta l’ora di tirare un po’ le somme, dopo aver giocato con palline e astronavi varie. Vediamo, perciò, se abbiamo capito bene ciò che succede con questi sistemi inerziali e non inerziali. In particolare, cominciamo a definire per bene cosa si vede o non si vede passando da un sistema all’altro. Avete già capito che la forza di Coriolis domina la situazione (ma non solo…). Sfruttiamo, allora, le caratteristiche del nostro pianeta amico Papalla, dove non c’è atmosfera e gli abitanti amano moltissimo le gare.
Avreste due buoni motivi per “picchiarmi”. Il primo si riferisce al metodo che vi ho consigliato di seguire per disegnare le traiettorie viste da un sistema rotante e che adesso lasceremo da parte per utilizzarne uno più rapido e facile da eseguire. Il secondo al fatto che userò di nuovo una specie di favoletta per entrare in argomento. Lo scopo è quello di dare a un gioco, apparentemente solo geometrico, un senso molto più fisico.
Bene, molto bene. Molti hanno risposto e praticamente tutti hanno svolto il quiz correttamente. Tuttavia, data la grande importanza che riveste questo argomento e la tanta confusione che viene spesso fatta in giro per la rete, è meglio ripetere le operazioni da svolgere passo dopo passo in modo da capire non solo la parte “pratica”, ma l’essenza fisica di ciò che andiamo a costruire. Un discorso che deve essere capito da tutti, dato che è veramente un’avventura da seguire con attenzione e senza vere difficoltà. Le considerazioni finali, poi, innescano un nuovo piccolo quiz… Mi raccomando: non snobbate questo articolo, perché è profondamente esplicativo per tutti e ci permette di conoscere sempre meglio le forze fittizie: un argomento veramente fondamentale!
Dopo esserci esercitati con i sistemi inerziali, proviamo a fare un passo in avanti e introduciamo un sistema rotante. Il gioco si complica un poco, ma ritroveremo una cara amica conosciuta da poco…
Beh... Coriolis non ha aspettato tanto (oggi ho deciso di lavorare solo di testa e non di braccia...). Per cui, ecco la nuova versione della prima parte della trattazione della forza di Coriolis, estesa e sicuramente più completa. Fa sicuramente uso di un po' di matematica semplice e recupera nozioni sui versori, vettori, prodotti scalari e vettoriali. Una bella rinfrescata non farà male... Il risultato, però, è estremamente utile per capire al meglio la "nascita" delle forze fittizie in generale. Lo scopo va, quindi, ben oltre la forza di Coriolis.