Fisica

4 enigmi “rivoluzionari”

4 enigmi “rivoluzionari”

Elia Magrinelli

maggio 1st, 2017

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Nel Palazzo della Scoperta di Parigi c’è una stanza con un enorme tavolo rotante, nel quale è possibile sedersi e osservare alcuni esperimenti in un contesto do punto di osservazione in moto rotatorio. Ad esempio, se nel centro del tavolo viene posizionata una bacinella d’acqua sulla quale si versa dell’azoto liquido, si può osservare una nebbia che si espande dalla bacinella formando una specie di tornado, dovuto al fatto che la velocità lineare aumenta più ci si allontana dal centro del tavolo. Quest’analogia con i tipici fenomeni atmosferici non è una coincidenza, dopotutto la Terra è come un’enorme piattaforma rotante per la sua atmosfera. Studiare la fisica in sistemi di riferimento in rotazione o semplicemente in corpi in rotazione si incontrano alcuni fenomeni alquanto strano e contro-intuitivi. In questi due video di Veritasium troverete 4 enigmi che hanno a che fare con la rotazione e le loro relative soluzioni, degli enigmi “rivoluzionari”.

1 – Consideriamo un piano inclinato e sul quale oggetti circolari possono liberamente ruotare per gravità. Il video mostra un cilindro dal contenuto misterioso che se messo sul piano ruota per un breve intervallo di tempo per poi fermarsi qualche secondo e quindi ricominciare a ruotare ancora un po’, fermarsi e così via. Cosa contiene questo cilindro?

2- Prendete una bicicletta e fate in modo di tenerla in equilibrio, attaccate un laccio al pedale posizionandolo verso il punto più basso della sua corsa. Se tiriamo questo laccio posizionandoci dietro la bici cosa succederà? La bici andrà in avanti, indietro o resterà nello stesso punto?

3- Immaginate di essere in una pista d’atletica circolare, fate quindi un primo giro della pista ad una velocità V1 alquanto lenta, nel secondo giro dovrete invece correre ad una velictà molto più elevata, V2, tanto che la velocità combinata delle due velocità media dei due giri effettuati sia 2 volte V1. Quanto più veloce di V1 dev’essere V2?

4- Ogni volta che un treno è in movimento c’è una parte del treno che si muove continuamente all’indietro rispetto al terreno sul quale il treno si muove, ma non si muove all’indietro rispetto al treno e non dipende da quanto lentamente il treno stia viaggiando. Ad ogni velocità esiste una parte del treno che si muove all’indietro rispetto al terreno, qual’è?

Ecco il video che contiene le soluzioni ed alcuni commenti su possibili risposte ricevute da chi ha guardato il primo video.

1- 15% dei commenti ricevuti suggerivano che il cilindro potrebbe contenere della sabbia, ma se osserviamo il comportamento di un cilindro simile osserviamo che effettivamente la rotazione si blocca dopo un breve tragitto, ma non riprende più spontaneamente come per il cilindro misterioso. Per sabbie con granelli di grandi dimensioni invece il cilindro ruota lungo tutta la rampa inclinata senza problemi, e così fa anche un cilindro pieno per metà d’acqua, risposta data dal 25% dei commenti ricevuti. 45% dei commenti hanno invece indicato come possibile contenuto un cilindro pieno a metà di un liquido viscoso, ad esempio il miele. Effettivamente questo cilindro ha un comportamento molto simile, infatti il cilindro misterioso contiene miele ed un paio di palline da Ping Pong. Quello che succede è che inizialmente le palline sono verso l’alto, il cilindro ruota portando le palline verso l’avanti, in questo modo il centro di gravità si sposta fino ad arrivare sopra il punto di contatto tra cilindro e rampa, facendo fermare il cilindro. Dopo poco tempo la viscosità del miele consente alle palline di tornare nuovamente in altro spostando così il centro di gravità oltre il punto di appoggio del cilindro che ricomincia a ruotare.

3- L’enigma della pista da corsa in realtà è un inganno, non vi è infatti soluzione possibile che consenta di correre due giri di pista in modo tale che la velocità media totale sia 2 volte la velocità media del primo giro. Pensare semplicemente di correre il secondo giro ad una velocità pari a 3 volte V1 non è abbastanza, poiché durante il primo giro passiamo molto più tempo ad una velocità V1, che quindi ha più peso nella media totale della velocità. la velocità del primo giro è pari alla distanza percosa diviso il tempo impiegato (V1=d/t1) se la velocità media totale dev’essere 2xV1 allora significa che nello stesso tempo t1 dovremmo percorrere il doppio della distanza (2xV1=2xd/t1). Ma nel nostro caso noi abbiamo già percorso il primo giro ed il tempo t1 è già passato. Anche se la velocità del secondo giro fosse pari a quella della luce non riusciremmo a percorrere un secondo giro senza far passare altro tempo. Per quanto sembri qualcosa di possibile è in realtà matematicamente impossibile.

4- Escludendo cose come il vapore che esce dal motore o le molecole d’aria contenute nel treno, che tecnicamente potrebbero non essere considerate parte del treno, la risposta ha a che fare con alcune componenti delle ruote. Più precisamente la flangia delle ruote nel momento in cui si trova al disotto del livello di contatto tra la ruota e le rotaie. Se consideriamo un cilindro semplice in rotazione su di un piano, la parte più alta del cilindro si muove in avanti ad una velocità pari a 2 volte la velocità del cilindro rispetto al suolo, mentre la parte a contatto con il suolo non si muove affatto rispetto al suolo. Si tratta del principio di rotazione senza scivolamento, secondo il quale sono progettate anche la maggior parte delle ruote. Nel caso dei treni esistono le flange, necessarie a non far cadere il treno dai binari. Durante la rotazione le flange si estendono oltre il punto di contatto tra ruota e rotaia ed in quel punto si muovono all’indietro rispetto al suolo.

2- 45% percento dei commenti hanno previsto che la bici si sarebbe mossa all’indietro, 25% che la bici si sarebbe mossa in avanti e 25% che non si sarebbe mossa. Il 5% percento invece ha detto che dipende da alcuni fattori. Per la maggior parte delle bici quello che avviene è che tirando la fune su un pedale posizionato in basso è che la bici si muove indietro, ma la soluzione non è perchè semplicemente la somma totale delle forze sulla bici è verso l’indietro. George Hart mostra infatti come è possibile avere una bici che si muove in avanti tirando una fune legata al pedalo in basso. Il fattore determinante sta nella relazione tra dimensione della ruota, differenza di raggio dei rapporti sulla ruota e sul pedale e la lunghezza del pedale stesso. Per la maggior parte delle combinazioni usate il pedale si muove sempre in avanti rispetto al terreno anche mentre viene spinto verso il basso. Consideriamo il percorso tracciato dal pedale rispetto alla bici in movimento, il trocoide. Nella maggior parte dei casi il moto di rotazione dei pedali è molto più lento rispetto al moto di rotazione delle ruote, facendo si che questo si muova sempre in avanti rispetto al suolo. Se prendiamo una bicicletta dove il rapporto tra il raggio della ruota ed il raggio del pedale è maggiore rispetto al rapporto tra il raggio della ghiera sulla ruota rispetto al raggio della ghiera del pedale, ovvero un rapporto di marcia molto basso. Questa combinazione fa in modo che il pedale ruoti più velocemente rispetto alla ruota, facendo si che tracci parte della sua traiettoria verso l’indietro. Per questa stessa ragione, se avessimo un cavo legato alla flangia di un treno e tirassimo indietro con abbastanza forza potremmo spostare il treno in avanti.

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One Comment

  1. Pedro says:

    Al contrario, la visione blanquista evidenziata il rovesciamento con la forza delle elite al potere nel governo da parte di una minoranza attiva di rivoluzionari, che poi procedono a implementare il cambiamento socialista, ignorando lo stato di preparazione della societa nel suo complesso e la massa della popolazione in particolare, per il cambiamento rivoluzionario.

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