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Candela su un piano inclinato
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Michele Andreoli
Mar 15, 2023, 1:05:03 PM3/15/23
to
Salve Gruppo,
Una questione che ha generato qualche discussione tra i miei amici: trascurando ogni attrito, come si dispone la fiamma di una candela in un vagone in discesa libera lungo un piano inclinato?
Applicando il "Principio di Equivalenza", dovremmo dire che si dispone verticalmente al piano inclinato, che è la "verticale del luogo", e non lungo la forza di gravitazione. E' giusto questo discorso?
Naturalmente, quando l'ho detto, nessuno mi ha creduto.
Stessa cosa se accendo un accendino in un ascensore in caduta libera: la fiamma dovrebbe allinearsi con lo stoppino.
Poi però sono sorte ulteriori considerazioni: ma che forma ha la fiamma di un candela, in assenza di aria? (immaginando che si possa ottenerla, ad esempio mescolando ossigeno liquido e idrogeno). Ha una forma "orientata", lungo lo "stoppino", o è a simmetria sferica?
Nel secondo caso, infatti, per quale motivo la fiamma dovrebbe assumere una direzione particolare?
grazie per eventuali commenti,
Michele
Una questione che ha generato qualche discussione tra i miei amici: trascurando ogni attrito, come si dispone la fiamma di una candela in un vagone in discesa libera lungo un piano inclinato?
Applicando il "Principio di Equivalenza", dovremmo dire che si dispone verticalmente al piano inclinato, che è la "verticale del luogo", e non lungo la forza di gravitazione. E' giusto questo discorso?
Naturalmente, quando l'ho detto, nessuno mi ha creduto.
Stessa cosa se accendo un accendino in un ascensore in caduta libera: la fiamma dovrebbe allinearsi con lo stoppino.
Poi però sono sorte ulteriori considerazioni: ma che forma ha la fiamma di un candela, in assenza di aria? (immaginando che si possa ottenerla, ad esempio mescolando ossigeno liquido e idrogeno). Ha una forma "orientata", lungo lo "stoppino", o è a simmetria sferica?
Nel secondo caso, infatti, per quale motivo la fiamma dovrebbe assumere una direzione particolare?
grazie per eventuali commenti,
Michele
Elio Fabri
Mar 17, 2023, 7:15:04 AM3/17/23
to
Michele Andreoli ha scritto:
sbrigativa.
Se l'hai scritta così per brevità, va bene.
Ma se dovessi spiegarla a degli studenti occorerebbero dei passi
intermedi.
1. Perché la fiamma di una candela si dispone verticale?
R. Perché è trascinata verso l'alto dal moto convettivo dell'aria
riscaldata.
E il detto moto convettivo è in direzione opposta alla gravità.
2. Com'è diretta la gravità nel vagone?
R. È la risultante delle gravità "reale" e della gravità "apparente",
che a sua volta è opposta all'accel. del vagone e in modulo vale
g*sin(alfa).
Facile vedere che che tale risultante è perpendicolare al piano
inclinato (e in modulo vale g*cos(alfa)).
> Naturalmente, quando l'ho detto, nessuno mi ha creduto.
In altri tempi ti avrebbero condannato al rogo :-)
Con un po' di pazienza si potrebbe fare un esperimento, con una rotaia
a cuscino d'aria disposta inclinata, e sopra un carrello chiuso che
contiene una candela.
Nel 2000 alla scuola estiva dell'Aquila facemmo un esperimento simile:
caduta di un grave in un carrello che scivola su una rotaia inclinata.
Credo di avere un brevissimo filmato.
> Stessa cosa se accendo un accendino in un ascensore in caduta
> libera: la fiamma dovrebbe allinearsi con lo stoppino.
Questo non lo capisco. Accendino? Stoppino?
> Poi però sono sorte ulteriori considerazioni: ma che forma ha la
> fiamma di un candela, in assenza di aria? (immaginando che si possa
> ottenerla, ad esempio mescolando ossigeno liquido e idrogeno). Ha
> una forma "orientata", lungo lo "stoppino", o è a simmetria sferica?
Difficile avere una fiamma in assenza di aria...
Mescolare O liquido (?) e H ?
Ma che vuol dire? Vuoi fare una bomba?
Comunque: se provi ad accendere una candela nell'ascensore, in assenza
di gravità, credo che non ci riuscirai.
Manca il moto convettivo, quindi non c'è ricambio; presto manca
l'ossigeno e la fiamma si spegne.
Si potrebbe usare un cannello ossidrico: avendo il rifornimento di
ossigeno, la fiamma si avrebbe, e sarebbe diretta secondo il getto di
gas che esce dal cannello.
Anche quando si usa il cannello in condizioni normali, la fiamma nel
tratto iniziale è diretta come il cannello, poi (se è una fiamma
lunga) piega verso l'alto quando il getto nell'aria rallenta)
> Nel secondo caso, infatti, per quale motivo la fiamma dovrebbe
> assumere una direzione particolare?
Ho già risposto.
--
Elio Fabri
> Una questione che ha generato qualche discussione tra i miei amici:
> trascurando ogni attrito, come si dispone la fiamma di una candela
> in un vagone in discesa libera lungo un piano inclinato?
>
> Applicando il "Principio di Equivalenza", dovremmo dire che si
> dispone verticalmente al piano inclinato, che è la "verticale del
> luogo", e non lungo la forza di gravitazione. E' giusto questo
> discorso?
Direi che il risultato è giusto, ma la giustificazione mi pare un po'
> trascurando ogni attrito, come si dispone la fiamma di una candela
> in un vagone in discesa libera lungo un piano inclinato?
>
> Applicando il "Principio di Equivalenza", dovremmo dire che si
> dispone verticalmente al piano inclinato, che è la "verticale del
> luogo", e non lungo la forza di gravitazione. E' giusto questo
> discorso?
sbrigativa.
Se l'hai scritta così per brevità, va bene.
Ma se dovessi spiegarla a degli studenti occorerebbero dei passi
intermedi.
1. Perché la fiamma di una candela si dispone verticale?
R. Perché è trascinata verso l'alto dal moto convettivo dell'aria
riscaldata.
E il detto moto convettivo è in direzione opposta alla gravità.
2. Com'è diretta la gravità nel vagone?
R. È la risultante delle gravità "reale" e della gravità "apparente",
che a sua volta è opposta all'accel. del vagone e in modulo vale
g*sin(alfa).
Facile vedere che che tale risultante è perpendicolare al piano
inclinato (e in modulo vale g*cos(alfa)).
> Naturalmente, quando l'ho detto, nessuno mi ha creduto.
Con un po' di pazienza si potrebbe fare un esperimento, con una rotaia
a cuscino d'aria disposta inclinata, e sopra un carrello chiuso che
contiene una candela.
Nel 2000 alla scuola estiva dell'Aquila facemmo un esperimento simile:
caduta di un grave in un carrello che scivola su una rotaia inclinata.
Credo di avere un brevissimo filmato.
> Stessa cosa se accendo un accendino in un ascensore in caduta
> libera: la fiamma dovrebbe allinearsi con lo stoppino.
> Poi però sono sorte ulteriori considerazioni: ma che forma ha la
> fiamma di un candela, in assenza di aria? (immaginando che si possa
> ottenerla, ad esempio mescolando ossigeno liquido e idrogeno). Ha
> una forma "orientata", lungo lo "stoppino", o è a simmetria sferica?
Mescolare O liquido (?) e H ?
Ma che vuol dire? Vuoi fare una bomba?
Comunque: se provi ad accendere una candela nell'ascensore, in assenza
di gravità, credo che non ci riuscirai.
Manca il moto convettivo, quindi non c'è ricambio; presto manca
l'ossigeno e la fiamma si spegne.
Si potrebbe usare un cannello ossidrico: avendo il rifornimento di
ossigeno, la fiamma si avrebbe, e sarebbe diretta secondo il getto di
gas che esce dal cannello.
Anche quando si usa il cannello in condizioni normali, la fiamma nel
tratto iniziale è diretta come il cannello, poi (se è una fiamma
lunga) piega verso l'alto quando il getto nell'aria rallenta)
> Nel secondo caso, infatti, per quale motivo la fiamma dovrebbe
> assumere una direzione particolare?
--
Elio Fabri
Michele Andreoli
Mar 17, 2023, 1:10:04 PM3/17/23
to
Il giorno venerdì 17 marzo 2023 alle 12:15:04 UTC+1 Elio Fabri ha scritto:
>
> > Applicando il "Principio di Equivalenza", dovremmo dire che si
> > dispone verticalmente al piano inclinato, che è la "verticale del
> > luogo", e non lungo la forza di gravitazione. E' giusto questo
> > discorso?
> Direi che il risultato è giusto, ma la giustificazione mi pare un po'
> sbrigativa.
> Se l'hai scritta così per brevità, va bene.
> Ma se dovessi spiegarla a degli studenti occorerebbero dei passi
> intermedi.
Sì, certo ... spiegherei che (come nell'ascensore in caduta libera) la componente della gravità
>
> > Applicando il "Principio di Equivalenza", dovremmo dire che si
> > dispone verticalmente al piano inclinato, che è la "verticale del
> > luogo", e non lungo la forza di gravitazione. E' giusto questo
> > discorso?
> Direi che il risultato è giusto, ma la giustificazione mi pare un po'
> sbrigativa.
> Se l'hai scritta così per brevità, va bene.
> Ma se dovessi spiegarla a degli studenti occorerebbero dei passi
> intermedi.
parallela al piano "è annullata" dal moto libero lungo il piano, per cui resta solo la componente ad esso perpendicolare.
> Difficile avere una fiamma in assenza di aria...
> Mescolare O liquido (?) e H ?
> Ma che vuol dire? Vuoi fare una bomba?
>
> Comunque: se provi ad accendere una candela nell'ascensore, in assenza
> di gravità, credo che non ci riuscirai.
> Manca il moto convettivo, quindi non c'è ricambio; presto manca
> l'ossigeno e la fiamma si spegne.
> Si potrebbe usare un cannello ossidrico: avendo il rifornimento di
> ossigeno, la fiamma si avrebbe, e sarebbe diretta secondo il getto di
> gas che esce dal cannello.
> Anche quando si usa il cannello in condizioni normali, la fiamma nel
> tratto iniziale è diretta come il cannello, poi (se è una fiamma
> lunga) piega verso l'alto quando il getto nell'aria rallenta)
Ma io (non l'avevo sottolineato abbastanza) l'aria l'avevo tolta ab initio, perchè l'attrito dell'aria avrebbe comunque invalidato l'esperimento (anche se non nell'ascensore).
Il cannello ossidrico andrebbe bene perchè la fiamma deve avere una direzione privilegiata, altrimenti la frase "la fiammella scende disponendosi verticalmente al piano inclinato", non avrebbe avuto senso.
Qualcuno potrebbe farmi però una obiezione: se si riuscisse ad ottenere una fiamma senza direzione privilegiata (ad esempio iniettando materiale in una cavità, chessò, da direzioni opposte), questa dovrebbe necessariamente essere una sfera e, scendendo lungo un piano inclinato, ad esempio sulla Luna, non si disporrebbe in nessun modo.
> Elio Fabri
Michele Andreoli
Bruno Cocciaro
Mar 17, 2023, 1:15:04 PM3/17/23
to
Il giorno venerdì 17 marzo 2023 alle 12:15:04 UTC+1 Elio Fabri ha scritto:
> 2. Com'è diretta la gravità nel vagone?
> R. È la risultante delle gravità "reale" e della gravità "apparente",
> che a sua volta è opposta all'accel. del vagone e in modulo vale
> g*sin(alfa).
> Facile vedere che che tale risultante è perpendicolare al piano
> inclinato (e in modulo vale g*cos(alfa)).
Però quella è la gravità "apparente" che avverte la candela. Non quella che avverte l'aria (a parte quella immediatamente a ridosso della candela), a meno che la candela non sia "sotto coperta" :-), cioè all'interno di un vagone chiuso.
> R. È la risultante delle gravità "reale" e della gravità "apparente",
> che a sua volta è opposta all'accel. del vagone e in modulo vale
> g*sin(alfa).
> Facile vedere che che tale risultante è perpendicolare al piano
> inclinato (e in modulo vale g*cos(alfa)).
Per una candela che scenda essendo all'aperto, io, a occhio, direi che i moti convettivi abbastanza rapidamente "tendano" ad essere opposti alla gravità "vera", non a quella apparente.
Cioè la fiamma dovrebbe deviare dalla direzione otogonale al vagone su distanze dalla candela che non saprei valutare ma che immaginerei minori delle normali dimensioni di una fiamma.
> Bruno Cocciaro
Alberto Rasà
Mar 17, 2023, 1:15:05 PM3/17/23
to
Il giorno venerdì 17 marzo 2023 alle 12:15:04 UTC+1 Elio Fabri ha scritto:
...
> 2. Com'è diretta la gravità nel vagone?
> R. È la risultante delle gravità "reale" e della gravità "apparente",
>
Intuitivamente è la risposta che avrei dato anch'io, ma non saprei giustificarla meglio.
> R. È la risultante delle gravità "reale" e della gravità "apparente",
>
Si, in virtù del gradiente di potenziale, che sia gravitazionale o inerziale, risulta così, ma perché gli altri campi presenti (reazione vincolare) non contano?
Lo so, c'è qualcosa di semplice che mi sfugge.
Per quanto riguarda la fiamma in assenza di gravità, questa si forma, molto debole, pressoché sferica, a causa della diffusione. Hanno fatto esperimenti sulla stazione spaziale.
Un link da Focus
https://www.focus.it/scienza/spazio/come-brucia-nello-spazio-la-fiamma-di-una-candela#:~:text=In%20assenza%20di%20gravit%C3%A0%2C%20la,alto%20con%20una%20forma%20allungata.
Ciao.
--
Wakinian Tanka
Michele Andreoli
Mar 17, 2023, 1:50:04 PM3/17/23
to
Il giorno venerdì 17 marzo 2023 alle 18:15:04 UTC+1 Bruno Cocciaro ha scritto:
> > Facile vedere che che tale risultante è perpendicolare al piano
> > inclinato (e in modulo vale g*cos(alfa)).
> Però quella è la gravità "apparente" che avverte la candela. Non quella che avverte l'aria (a parte quella immediatamente a ridosso della candela), a meno che la candela non sia "sotto coperta" :-), cioè all'interno di un vagone chiuso.
Sì, di questo fatto ci eravamo dimenticati, hai ragione :-)
> > Facile vedere che che tale risultante è perpendicolare al piano
> > inclinato (e in modulo vale g*cos(alfa)).
> Però quella è la gravità "apparente" che avverte la candela. Non quella che avverte l'aria (a parte quella immediatamente a ridosso della candela), a meno che la candela non sia "sotto coperta" :-), cioè all'interno di un vagone chiuso.
Comunque, se facciamo l'esperimento dentro un'ascensore in caduta libera, anche l'aria in esso contenuta cade liberamente.
Mi aspetto, dunque, che la fiamma sia allineata con lo stoppino, a meno che (con una spinta di Archimede nulla) non sia addirittura sferica.
E se è sferica non si allinea con niente.
Resta aperto il problema adombrato dal prof. Fabri: in assenza di peso la fiamma si mantiene?
Chi spinge l'ossigeno verso lo stoppino?
> > Bruno Cocciaro
ciao, Michele
Michele Andreoli
Mar 18, 2023, 11:35:05 AM3/18/23
to
Il giorno venerdì 17 marzo 2023 alle 18:15:05 UTC+1 Alberto Rasà ha scritto:
> Un link da Focus
>
>
> https://www.focus.it/scienza/spazio/come-brucia-nello-spazio-la-fiamma-di-una-candela#:~:text=In%20assenza%20di%20gravit%C3%A0%2C%20la,alto%20con%20una%20forma%20allungata.
>
In effetti, mi accorgo ora che su Focus la questione delle fiamme nello spazio è gettonatissima!
> Un link da Focus
>
>
> https://www.focus.it/scienza/spazio/come-brucia-nello-spazio-la-fiamma-di-una-candela#:~:text=In%20assenza%20di%20gravit%C3%A0%2C%20la,alto%20con%20una%20forma%20allungata.
>
Ma che la fiamma fosse sferica, secondo me ci si poteva arrivare anche senza esperimenti …
ciao,
Michele
Elio Fabri
Mar 18, 2023, 11:40:04 AM3/18/23
to
Michele Andreoli ha scritto:
legge:
Non l'ho spiegato, perché mi pareva ovvio.
Per di più, se non fossse chiuso, nel rif. del carrello ci sarebbe
pure il vento, che farebbe piegare la fiamma in senso opposto al moto.
--
Elio Fabri
> Sì, di questo fatto ci eravamo dimenticati, hai ragione :-)
Veramente io non me n'ero dimenticato: nel mio post delle 12:02 si
legge:
> Con un po' di pazienza si potrebbe fare un esperimento, con una
> rotaia a cuscino d'aria disposta inclinata, e sopra un carrello
> chiuso che contiene una candela.
Faccio notare: "chiuso".
> rotaia a cuscino d'aria disposta inclinata, e sopra un carrello
> chiuso che contiene una candela.
Non l'ho spiegato, perché mi pareva ovvio.
Per di più, se non fossse chiuso, nel rif. del carrello ci sarebbe
pure il vento, che farebbe piegare la fiamma in senso opposto al moto.
--
Elio Fabri
Franco
Mar 18, 2023, 11:40:04 AM3/18/23
to
On 03/17/23 18:34, Michele Andreoli wrote:
> Resta aperto il problema adombrato dal prof. Fabri: in assenza di peso la fiamma si mantiene?
Questo sulla ISS
> Resta aperto il problema adombrato dal prof. Fabri: in assenza di peso la fiamma si mantiene?
https://www.youtube.com/watch?v=BxxqCLxxY3M
Questo invece in una scatola in caduta (quasi) libera
https://www.youtube.com/watch?v=VAA_dNq_-8c
--
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)
Michele Andreoli
Mar 18, 2023, 1:05:04 PM3/18/23
to
Grazie,
questi due filmati sono abbastanza chiarificatori ….
-m
questi due filmati sono abbastanza chiarificatori ….
-m
Michele Andreoli
Mar 18, 2023, 2:10:04 PM3/18/23
to
ad un esperimento “mentale”, nel vuoto
-m
Elio Fabri
Mar 20, 2023, 6:50:04 AM3/20/23
to
Alberto_Rasà ha scritto:
Posso solo dire che non chiamerei la reazione vincolare "un campo".
Non è un campo, perché esiste solo nei punti di contatto, e solo
perché ci sono i due corpi che si toccano.
Un campo è tutto l'opposto: c'è (uso pericoloso del verbo "essere")
anche se non c'è nessun corpo a sentirlo.
--
Elio Fabri
> Si, in virtù del gradiente di potenziale, che sia gravitazionale o
> inerziale, risulta così, ma perché gli altri campi presenti
> (reazione vincolare) non contano?
Onestamente non so cosa risponderti, perché non capisco la domanda.
> inerziale, risulta così, ma perché gli altri campi presenti
> (reazione vincolare) non contano?
Posso solo dire che non chiamerei la reazione vincolare "un campo".
Non è un campo, perché esiste solo nei punti di contatto, e solo
perché ci sono i due corpi che si toccano.
Un campo è tutto l'opposto: c'è (uso pericoloso del verbo "essere")
anche se non c'è nessun corpo a sentirlo.
--
Elio Fabri
Alberto Rasà
Mar 21, 2023, 6:32:26 PM3/21/23
to
Naturalmente se il laboratorio è fermo in presenza di un campo gravitazionale si ha lo stesso effetto.
Ma queste due cose insieme come si possono dire con una formulazione unica, generale?
Che deve esserci un "campo di accelerazioni rispetto ad un riferimento inerziale"? Ha senso dire così?
Ciao.
--
Wakinian Tanka
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