Accelerazione centrifuga e centripeta

Accelerazione centrifuga

Accelerazione centrifuga, ha qualcosa a che fare con la centrifuga che si utilizza per preparare le amate centrifughe di frutta e verdura ma è molto di più. E’ l’effetto di una forza apparente. Suona come una magia o un incantesimo e da un certo punto di vista lo è perché ha delle conseguenze che possono apparire strane. A pensarci bene siamo spesso soggetti ad una accelerazione centrifuga, non ce ne rendiamo conto, ma essa condiziona la nostra vita, molti nostri gesti, anche la nostra guida in auto.



Accelerazione centrifuga

L’accelerazione centrifuga è legata alla forza centrifuga che non è una forza come alcune altre, è stata creata per semplificare i calcoli e per meglio comprendere e far comprendere alcuni meccanismi di movimento.

Un corpo che si muove di moto circolare, è soggetto a questa forza che è solo una espressione vettoriale, per ingegneri, matematici e fisici, non è reale! Se ci immaginiamo di dover analizzare come si muove un corpo che curva mettendoci nei panni del corpo stesso, ci serve poter pensare ad una accelerazione centrifuga e a una forza centrifuga che ci portano a “fuggire” dal centro attorno a cui avviene la rotazione.

Dal punto di vista fisico andiamo ad immaginare varie forze che in qualche modo interagiscono, si compensano o si bilanciano, e ci spingono a curvare o a non curvare a seconda delle condizioni, anche di contorno.

Accelerazione centrifuga

Accelerazione centrifuga e centripeta

La nostra accelerazione centrifuga va in coppia con quella centripeta che, dal nome si comprende, “spinge” dall’altra parte, verso il centro, “risucchia” l’oggetto che ruota attirandolo verso il centro del cerchio immaginario che descrive la sua traiettoria.

Un esempio chiarisce tutto: andiamo al Luna Park e saliamo su una giostra che ruota con velocità costante su sé stessa. Chi è giù dalla giostra, con i piedi per terra, guarda noi che giriamo assieme alla giostra, con un moto uniforme, nota che siamo soggetti ad una accelerazione che ci porta verso il centro della giostra.

Noi ci vediamo immobili, invece, guardando la giostra su cui giriamo perché essa si muove con noi, però percepiamo sul nostro corpo una forza apparente che è legata all’accelerazione centrifuga e che ci spinge lontano dall’asse attorno a cui la giostra gira. Perché non “schizziamo” fuori dalla giostra allora? Perché c’è anche la reazione vincolare che agisce su di noi e ci tiene a bordo della nostra giostra.

Accelerazione centrifuga

La forza reale è quella che ci vincola, che ci spinge verso il centro della giostra, ed è quella che chi ci vede da fuori vece come forza centripeta, mentre la forza centrifuga è una forza che ci si è inventati per analizzare le dinamiche di moto passando da un sistema di riferimento ad un altro e facendo tornare i conti.

Accelerazione centrifuga: formula

Con l’esempio della giostra, che mette anche allegria, possiamo intuire che si stiamo analizzando un moto curvilineo, nota la forza centripeta, possiamo ricavare la forza centrifuga che ha infatti identica intensità ma spinge nel verso opposto. Ecco la formula fisica per calcolarla.

Accelerazione centrifuga

Accelerazione centrifuga laboratorio 

Abbiamo parlato così a lungo della giostra che non ci resta che costruirne una. Almeno in scala, con la Playmobil, luci LED e motore elettrico compresi, a 69 euro su Amazon.

Accelerazione centrifuga

Accelerazione centrifuga e di Coriolis

La forza di Coriolis è una di quelle meno note anche se spesso citata nelle previsioni meteo, facendo un po’ attenzione alle eventuali spiegazioni fornite. In effetti è alla base della formazione dei sistemi ciclonici o anticiclonici nell’atmosfera, quindi ha delle conseguenze piuttosto importanti a livello globale e locale.

Anche quando si calcolano le traiettorie di proiettili o di missili a lunga gittata entra in giovo questa accelerazione che, proprio come quella centrifuga, è apparente, non reale. La si è “inventata” sempre per analizzare al meglio il moto di un corpo in moto circolare da un punto di vista con esso solidale, per cui in moto con esso.

La prima formula ci è stata regalata dal fisico francese Gaspard Gustave de Coriolis nel 1835, osservandola si vede che questa forza dipende dalla direzione e dalla velocità del corpo rispetto al sistema di riferimento rotante. Dalla forza di Coriolis deriva l’effetto Coriolis.

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Pubblicato da Marta Abbà il 24 gennaio 2018