Peso apparente in giostra

Testo

In una giostra rotante ti senti “schiacciato” verso l’esterno. Spiega la situazione distinguendo forze inerziali (sistema rotante) e forze reali (sistema del terreno).

Soluzione

Due punti di vista. La sensazione va analizzata scegliendo il sistema di riferimento, perché forze reali e apparenti dipendono da chi osserva.

Sistema del terreno (inerziale). Da fuori, un osservatore fermo vede solo forze reali. Il tuo corpo si muove su una circonferenza, quindi deve avere accelerazione centripeta $a_c = v^2/r = \omega^2 r$, diretta verso il centro. La forza che la produce è reale: è la parete (o il seggiolino) della giostra che ti spinge verso il centro, cioè verso l’interno: $F = m\omega^2 r \quad (\text{diretta verso il centro})$ Non esiste alcuna forza reale che ti spinga verso l’esterno.

Sistema della giostra (rotante, non inerziale). Ruotando con la giostra ti senti fermo, eppure la parete ti preme. Per far tornare i conti in questo riferimento accelerato si introduce una forza apparente (o inerziale): la forza centrifuga, diretta verso l’esterno, di modulo $m\omega^2 r$. Non corrisponde ad alcuna interazione fisica: è il “prezzo” da pagare per usare un sistema non inerziale come se fosse in quiete.

La sensazione di “schiacciamento”. Ciò che senti è la reazione del tuo corpo: la parete ti spinge verso il centro (centripeta), e per il terzo principio tu spingi la parete verso l’esterno. La pressione sulla schiena è reale, ma la sua causa è la spinta verso il centro, non una forza verso l’esterno.

$\ev{\text{Reale: parete} \to \text{centro (centripeta)}.\ \text{``Centrifuga'' = forza apparente del sistema rotante.}}$

Collegamenti

Argomenti: Dinamica Concetti: Forza centripeta · Moto circolare uniforme · Forza normale Oggetti: Disco rotante