Carrello con ventilatore e vela ?

Chi mi sa spiegare l'esito dei filmati dei link sottostanti ?

1) Carrello con ventilatore a bordo che soffia contro la vela, si muove nella direzione del soffio.

http://www.youtube.com/watch?v=0CrXvOKPymk

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2) Carrello con ventilatore a bordo che soffia contro vela, non si muove

http://www.youtube.com/watch?v=8HoQH0nAiHs

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1 risposta

Classificazione
  • Anonimo
    10 anni fa
    Risposta preferita

    VIDEO 1

    Si tratta di un tipico esempio riguardante la conservazione della quantità di moto.

    Mettiamoci in un sistema di riferimento solidale al laboratorio. Abbiamo un corpo, il carrello, immerso in un fluido, l' aria. In assenza di forze esterne la quantità di moto globale del sistema (corpo+fluido) deve conservarsi. Una volta acceso il ventilatore le molecole d' aria non hanno più velocità media nulla ergo anche la velocità del carrello deve essere non nulla.

    Nel secondo esempio l' aria accelerata dal ventilatore posto sul piano sbatte sulla vela, rallentando e trasmettendo così a questa parte della sua quantità di moto, sempre per la conservazione della quantità di moto la barchetta si mette in moto.

    Potremmo domandarci perché il ventilatore sul piano non si muova, la risposta è che per via degli attriti esso può essere considerato un tutt'uno con il pianeta terra il quale effettivamente cambia la sua quantità di moto, accelerando in verso opposto al carrello, ma questa accelerazione non è misurabile essendo la massa della terra molti ordini di grandezza superiore a quella del carrello.

    Vale la pena osservare che noi ed il laboratorio siamo osservatori solidali alla terra, e che quindi dal nostro sistema di riferimento non vedremmo un accelerazione del pianeta in verso opposto a carrello ma un surplus nell'accelerazione di quest' ultimo (ricordiamo che la terra in quanto accelerata smette di essere un sistema di riferimento inerziale).

    Nel terzo esempio si ha un comportamento contraddittorio, ci si aspetterebbe infatti che la quantità di moto trasferita all' aria dal ventilatore e quella restituita dalla vela al carrello siano le stesse, e pertanto la nostra aspettativa fisica è quella di un carrello in quiete. Il problema sta nel fatto che il modello che usiamo per descrivere il sistema è ingenuo. L' aria una volta sbattuto contro la vela non torna in quiete ma vi rimbalza sopra, come una palla di gomma contro un muro, ma allora se il carrello fosse fermo, la quantità di moto del sistema non sarebbe conservata e quindi e giusto che effettivamente il carrello si muova.

    VIDEO 2

    L' effetto che prima ha fatto muovere il carrello è stavolta trascurabile, le forze esercitate dalle molecole d' aria nei rimbalzi non sono sufficienti a vincere gli attriti statici, torniamo pertanto nel caso in cui il sistema si può modellizzare come l' interazione dei due corpi aria e pianeta terra, come prima quest'ultimo effettivamente accelera, ma in maniera insignificante e pertanto non misurabile

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