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Ascensori
Abbiamo due modi di osservare la valigia:
- dal punto di vista della Terra (riferimento inerziale rispetto alla quale l'ascensore e tutto ciò che si trova al suo interno è accelerato vero l'alto)
- dall'interno dell'ascensore (riferimento non inerziale) rispetto al quale la valigia è in quiete.
Sistema di riferimento: Terra (inerziale)
Sulla valigia agiscono la forza peso P verso il basso e la reazione normale N verso l'alto.
Rispetto alla Terra (riferimento inerziale) la valigia (con tutto quel che c'è nell'ascensore) accelera verso l'alto, quindi la risultante delle forze sulla valigia deve essere diretta verso l'alto.
Poiché il peso della valigia non varia (perché dipende dal campo gravitazionale terrestre), significa che la reazione normale del pavimento è maggiore del peso.
E' evidente che le forze P e N non costituiscono una coppia azione-reazione in quanto sono applicate ambedue alla valigia!
La forza vincolare N è dovuta alla interazione valigia-bilancia, ed è proprio il valore di tale forza, maggiore del peso, che leggiamo sul quadrante della bilancia.
In effetti la valigia, per il principio d'inerzia, tende a mantenere il proprio stato di quiete nonostante l'accelerazione verso l'alto dell'ascensore e preme sulla bilancia con una forza maggiore del suo peso. (Nel diagramma non sono rappresentate le forze applicate alla bilancia).
Sistema di riferimento: ascensore (non inerziale)
La valigia è in quiete rispetto all'ascensore, ma la risultante della forza peso
P e della reazione normale N non è nulla.
Questo, infatti, è un riferimento non inerziale in cui non vale il principio d'inerzia.
Per continuare ad usare le leggi della dinamica introduciamo una
forza fittizia I (o apparente o inerziale) verso il basso
che renda nulla la risultante delle forze sulla valigia.
Queste forze vengono introdotte solo nei riferimenti non inerziali.
La forza peso P è dovuta all'interazione valigia-Terra, la forza N all'interazione valigia-bilancia, mentre la forza supplementare I non deriva dall'interazione della valigia con un altro corpo, ma dal fatto che ci troviamo in un riferimento accelerato.
Le forze apparenti sono reali e misurabili e si sentono in modo molto evidente quando il riferimento accelera violentemente: si pensi alla partenza di un razzo o a certe attrazioni dei parchi di divertimento.
In un riferimento inerziale non esistono forze apparenti: tutte le forze dipendono solo dall'interazione di due corpi.
il peso P e la rezione N valgono 30 N
il peso P è maggiore di 30 N
il peso P è minore di 30 N
la reazione N è maggiore di 30 N
la reazione N è minore di 30 N
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