Caudio ha scritto:
> Stavo sfogliando un libro di testo della Zanichelli per la Scuola
> Superiore (Mandolini - Le Parole della Fisica - Vol. 1) e a pag. 268
> c'è una spiegazione che mi convince poco.
Va bene, stasera mi dedicherò quasi esclusivamente a questo problema.
Non anticipo il perché: lo capirete strada facendo.
> Riporto testualmente:
> "Un cavallo tira una carrozza con una forza uguale e contraria a
> quella con cui la carrozza tira il cavallo. Com'è possibile che essi
> si muovano? Un'analisi più attenta ci svela che il problema è mal
> posto. La seconda legge di Newton ci dice infatti che un corpo subisce
> un'accelerazione quando è diversa da zero la forza complessiva che
> agisce su quel corpo. Nel caso in esame l'azione è quella del cavallo
> sulla carrozza e la reazione è quella della carrozza sul cavallo. Se
> invece poniamo l'attenzione solo sul cavallo ci accorgiamo che esso,
> oltra a trainare la carrozza, avanza sul terreno spingendolo indietro.
> Se la reazione del terreno alla spinta degli zoccoli e maggiore della
> reazione della carrozza al traino del cavallo, questo si muove in
> avanti"
Premetto che debbo stare a quello che scrive l'OP: non ho il libro, non
ho il tempo di fare ricerche, quindi le mie considerazioni sono
puramente virtuali e ipotetiche.
*Se* è vero che dice questo, *se* non sono state date spiegazioni più
semplici e dirette in precedenza, se la figura (che non ho) contiene
solo quello che dice l'OP ... allora vale ciò che sto per scrivere.
La mia prima considerazione, che *nessuno* ha fatto, è che è
demenziale usare come illustrazione del terzo principio un sistema di
quel genere: carro, cavallo, strada...
Quanto sia complicato appare da alcuni post che sono seguiti, e
soprattutto da quello di Soviet_Mario, che cucinerò più avanti.
> Parla di movimento che avviene (o può avvenire), quindi mi immagino
> che inizialmente carrozza e cavallo siano fermi. La carrozza collegata
> al cavallo da una fune. il testo dice il cavallo tira la carrozza con
> una forza uguale e contraria a quella con cui la carrozza tira il
> cavallo: questo mi va bene quando sono ambedue fermi, ma vale anche
> quando si muovono?
Ti è già stato risposto: la terza legge di Newton *ha carattere
universale*. Un libro che si rispetti dovrebbe dirlo *a tutte
maiuscole*.
Tra l'altro, Newton non si occupava di carri e cavalli, ma di Sole e
pianeti, che sono ovviamente in moto, cambiano le loro distanze, ecc.
> Potrei immaginare una forza di attrito dinamico che si oppone al
> movimento della carrozza o una forza di attrito inizialmente statico
> che compare quando il cavallo comincia a mettere in moto la carrozza.
La mia impressione è che tu non abbia idee chiare su che cos'è abtrito
statico e che cosa attrito dinamico.
Lo evinco anche da qualcosa che hai scritto in un altro post:
> ....Ma se c'è rotolamento puro su una superficie dove c'è un
> coefficiente di attrito statico (altrimenti la ruota traslerebbe senza
> rotolare), il discorso si fa più complicato, perché entrano in giuoco
> dei dettagli che implicano la dissipazione..
In caso di puro rotolamento, senza attrito *volvente*, non c'è alcuna
dissipazione: l'attrito statico *non fa lavoro*.
La spiegazione de libro fa piangere, prima di tutto perché non dice mai
che nel problema sono da considerare al minimo 6 (dico *sei* forze):
- tra carro e cavallo
- tra cavallo e suolo
- tra carro e suolo.
A due a due sono uguali in modulo e opposte in verso per il tezo
principio.
Due agiscono sul carro, due sul cavallo, due sul suolo.
A questo punto, se si vuol fare qualche passo avanti senza fare
casini, occorre semplificare e schematizzare.
1) trascurando la corda, che assumiano con la sola funzione di
"trasmettitore di forze".
Quindi lasciate perdere elasticità o meno, e tutte le assurde
elucubrazioni di SM sul pretensionamento e la divagazione sul
calcestruzzo ... (ma ti rendi conto per chi stai scrivendo?)
Ho scritto "assurde" perché sono un misto di c...ate belle e buone e
di discorsi che servono solo a creare complicazioni inutili.
Un post che sarebbe molto meglio se non fosse esistito.
Non posso perdere tempo a giustificare il mio giudizio, ma vi assicuro
che raramente un post mi ha fatto incazzare come questo.
2) Considerando solo le forze orizzontali.
Quelle verticali si compensano tutte, ma non sto spiegare come faccio
dirlo (non è banale...)
3) Occupadoci, almeno inizialmente, solo della fase "a regime", quando
tutto si muove a velocità costante.
> E poi, dato che mi sembra non corretto affermare che la reazione del
> terreno alla spinta dello zoccolo sia maggiore o minore della spinta
> dello zoccolo sul terreno, direi io che sono uguali (ma il libro non
> lo dice anche se disegna i vettori della solita lunghezza e verso
> contrario, lo lascia intendere).
Quello che a te possa sembrare corretto o no è del tutto irrilevante.
La fisica non si fa con le opinioni.
La terza legge di Newton si applica anche a queste forze.
Tu sei parzialmente giustificato per più ragioni:
- Perché sei l'"anello debole" della catena, ossia quello che sta
imparando, a differenza degli altri intervenuti, che dovrebbero essere
già "imparati", e del libro, che dovrebbe appunto insegnare
- Perché è riprovevole che il libro non dica ciò che ho scritto sopra a
proposito delle 6 forze. Anzi in realtà è riprovevole che si metta a
trattare un problema così complesso, e che gli autori mostrano di non
padroneggiare, loro per primi.
- Perché non si capisce se siamo interessati alla partenza del carro, o
al moto successivo, a velocità costante.
Io avrei comunque cominciato (l'ho già detto)con questo caso, che è un
po' più semplice: tutte le forze orizzontali in gioco hanno lo stesso
modulo.
A proposito, Giorgio: anche tu avevi proprio bisogno di tirare in ballo
i blocchetti di partenza? Tabto per aggiungere un'ulteriore variante
con complicazioni addizionali?
> Quindi non era più semplice dire la forza che gli zoccoli esercitano
> sul terreno supera quella che la carrozza (la fune) esercita sul
> cavallo? Si tratta di una forza di attrito?
Non era più semplice perché se ti metti nella fase di accelerazione
bisogna cominciare a districare cause ed effetti, e non è affatto
semplice.
Tra l'altro questo problema del "districare" non ti è chiaro, come si
vede dal fatto che a un certo punto tiri in ballo discorsi di energia,
di metabolismo...
Anche se sono giusti (è da vedere) sono *irrilevanti* perché le leggi
della dinamica valgono comunque, a prescindere da qualsiasi altra
considerazione.
Certamente le zampe del cavallo debbono estendersi, ci saranno muscoli
che si contrarranno ...
(Ma stendiamo un velo pietoso sulle "coppie che si scaricano a terra":
le hai prese per dei fulmini?)
E questo è un altro motivo per cui mettere in gioco un cavallo è una
pessima idea.
Un cavallo *non è un corpo rigido*, e non è ovvio come si applichino
le leggi di Newton a un siffatto oggetto.
Tra l'altro tu a un certo punto chiedi (gisutamente, purtroppo)
> Il cavallo può essere schematizzato con un punto materiale per avere
> il movimento?
La domanda non è troppo chiara, ma ti capisco e ti anticipo una
risposta che non posso giustificare: in realtà no.
Lo stesso sarebbe vero anche se al posto del cavallo ci fosse un
trattore.
Il trattore può mettersi in moto perché ha un motore, che "obbliga" le
ruote a girare, ecc.
Il punto che nessuno dice (né il libro, scommetto, né altri in questa
discussione) è che *non importa* come siano fatti dentro il trattore o
il cavallo: le leggi della dinamica si applicano comunque.
Il problema è *come* si applicano.
Ti do la risposta, che se va bene troverai parecchio più avanti nel tuo
studio:
- Puoi ridurre trattore, carro, cavallo, a un singolo punto materiale
ciascuno; pensare che tutte le forze realmente applicate al cavallo si
applichino a quell'unico punto (che sarà il /centro di massa/) e tutto
andrà bene *per quanto riguarda il moto di traslazione*.
Se ti servisse di considerare anche rotazioni sarebbero guai, ma
questo non credo che ti capiterà prima dell'università :-)
Non ho detto tutto, e soprattutto nn ho fatto ciò che sarebbe stato
necessario: riscrivere quel discorso come secondo me andrebbe fatto.
Ma non mi è possibile: me lo impedisce il tempo, questioni pratiche
tipo figure, e poi credo che vada molto al di là degli scopi di un NG.
Comunque mi aspetto che la discussione continuerà :-)
--
Elio Fabri