Moti relativi

I moti relativi sono moti effettuati relativamente a un sistema di riferimento scelto. L'importanza dei moti relativi riguarda la corretta applicazione delle leggi della Cinematica e della Dinamica rispetto al sistema di riferimento considerato.

 

Fino ad ora abbiamo introdotto le leggi della Cinematica e della Dinamica ragionando sempre rispetto a un sistema di riferimento arbitrario. Non ci siamo però mai posti un'importante questione: come cambiano le misurazioni delle grandezze cinematiche e dinamiche nel passaggio tra un sistema di riferimento e un altro? In altri termini, quali sono gli effetti della relatività dei moti rispetto ai sistemi di riferimento considerati?

 

Tale domanda è il cuore della teoria dei moti relativi.

 

Definizione dei moti relativi

 

Per introdurre la definizione di moto relativo consideriamo un semplice esempio in cui sicuramente ognuno di noi si sarà imbattuto nella propria vita quotidiana. Ogni volta che diciamo che un corpo si trova in una certa posizione o possiede una certa velocità, ci stiamo implicitamente riferendo a un determinato sistema di riferimento. Se diciamo:

 

"un'auto viaggia a 70 km/h"

 

qualcuno potrebbe giustamente domandare:

 

"Ok, ma rispetto a chi o a cosa?"

 

La domanda è più che lecita, perché rispetto a una persona ferma sul bordo della strada l'auto viaggia effettivamente a una velocità di 70 km/h, ma rispetto a un ciclista che sta pedalando nella stessa direzione e che viaggia a 30 km/h, l'auto è meno veloce. Rispetto a un'altra auto che sta superando la prima a 80 km/h, essa si sta addirittura muovendo all'indietro.

 

Per definizione, con moto relativo si intende dunque un moto relativo a un determinato sistema di riferimento. Se ci fate caso nel precedente esempio l'espressione chiave è rispetto a.

 

Moti relativi rispetto al sistema di riferimento della Terra

 

Nelle lezioni successive inquadreremo i moti relativi da un punto di vista matematico e introdurremo importanti concetti e teoremi, tra cui la nozione di velocità di trascinamento, le leggi di composizione e il teorema delle velocità relative. Per ora limitiamoci a un discorso generale e ragioniamo sul sistema di riferimento più ovvio che possiamo considerare: che dire del nostro moto relativo rispetto alla Terra

 

Noi tutti ci troviamo sulla Terra e, quando siamo seduti sul divano, diciamo di essere fermi. Nella nostra affermazione stiamo sottintendendo il fatto di essere fermi rispetto alla Terra e a tutto ciò che ci circonda: questo è il nostro sistema di riferimento abituale. D'altro canto, se siamo fermi rispetto alla Terra è ovvio che siamo in movimento rispetto al Sole e agli altri pianeti.

 

Traiettoria, posizione e velocità nei moti relativi

 

Dal punto di vista della Fisica, dire che un corpo possiede un certo valore di velocità o si trova in una posizione particolare è un'informazione incompleta se non specifichiamo rispetto a cosa abbiamo misurato quella velocità o quella posizione. Tutti i moti sono moti relativi rispetto a un fissato sistema di riferimento: dobbiamo cioè sempre specificare il sistema di riferimento usato per descrivere i fenomeni fisici che stiamo studiando.

 

Normalmente si usa un sistema di riferimento con gli assi ortogonali tra loro (come il piano cartesiano o un sistema di coordinate cartesiane tridimensionale), eventualmente anche ruotato, come abbiamo visto nel caso del piano inclinato.

 

Ci è capitato anche di usare un sistema di coordinate polari, perché a seconda dei casi può risultare più utile.

 

A seconda del sistema di riferimento scelto in base alle necessità e alla comodità del modello che vogliamo studiare, la posizione e la velocità cambiano: il moto è dunque sempre relativo. Osservatori diversi in sistemi di riferimento diversi descrivono ciò che vedono in modo differente.

 

Anche la traiettoria di un corpo cambia nei moti relativi e a seconda del sistema di riferimento da cui si osserva il suo moto. Ad esempio, quando nevica e guardiamo dalla finestra i fiocchi mentre cadono, li vediamo cadere verticalmente; se però ci troviamo a viaggiare in auto i fiocchi vanno incontro al parabrezza con una determinata inclinazione. Se una persona che viaggia in un vagone del treno lancia un pallina verso l'alto per poi riprenderla in mano, per lui la pallina avrà compiuto un semplice moto verticale in caduta libera, ma per un osservatore che si trova fermo sulla banchina la pallina avrà compiuto un moto parabolico perché la pallina, oltre che muoversi in verticale, si è spostata anche in orizzontale con la medesima velocità del treno.

 

 

 


 

I sistemi di riferimento sono fondamentali in Fisica! La domanda successiva sorge spontanea: è naturale a questo punto chiedersi se esistono sistemi di riferimento particolari e se le leggi della Fisica sono sempre le stesse in tutti i sistemi di riferimento oppure no.

 

Nella lezione successiva introdurremo la nozione di sistema di riferimento inerziale e capiremo quali sono i sistemi che garantiscono la validità di alcune leggi della Cinematica e della Dinamica. Come sempre vi ricordiamo che, per qualsiasi argomento e per reperire esercizi svolti, potete usare la barra di ricerca interna. ;)

 

 

Buon proseguimento su YouMath,

Alessandro Catania (Alex)

 

Lezione successiva

 

Tags: cosa sono i moti relativi - importanza del sistema di riferimento per l'osservatore e relatività dei moti.