Perchè le biro di plastica strofinate su un panno di lana attraggono pezzi di carta?
antologiko
Un sistema di cariche con carica totale complessivamente nulla e
momento di dipolo elettrico nullo come mi aspetto che sia un normale
pezzo di carta, può subire forze (elettrostatiche) complessivamente
non nulle?
La mia risposta è NO. Ma allora, o i pezzi di carta non sono
elettricamente neutri o la carta presenta momento di dipolo elettrico
*macroscopicamente* non nullo.
Si potrebbe pensare che la carta subisce una polarizzazione e questa
sia la causa dell'attrazione, ma secondo me i momenti di dipolo
causati da un certo campo si formano in modo che i dipoli siano in
equilibrio entro il campo che è stata la loro causa.
Ora che ci penso, la spiegazione (cioè in accordo con l'ipotesi della
forza totale nulla) deve essere che il pezzo di carta scambia
(acquisisce o cede) cariche col materiale del piano sul quale è
appoggiato, quindi acquistando carica totale non nulla viene attratto
dalla penna.
P.S.
Ok, prima di postare ho fatto alcune semplici prove ed ho visto che:
- se la carta alzandosi a causa dell'attrazione va a toccare la penna
ma non si è ancora distaccata dal tavolo, allora l'attrazione cessa e
la carta ricade.
- ho provato a far avvicinare la penna a pezzi di carta in caduta
(quindi non su un piano) ma non ho ottenuto attrazioni; questa prova
però è un pò dubbia perchè i pezzetti di carta svolazzavano con
traettorie del tutto casuali e non era facile avvicinarli in volo.
Comunque i risultati sono, mi pare, coerenti con l'ipotesi. L'unico
risultato certo è che mi sono appena accorto di aver perso un'ora in
cose completamente inutili!
cometa_luminosa
Perchè inutili, non sono d'accordo; la fisica si fa anche con cose
apparentemente semplici come questa.
P.S. Non c'è bisogno che i pezzetti di carta siano carichi: è
sufficiente che si formi un momento di dipolo (indotto dal campo della
penna carica) e che sia immerso nel campo elettrico non uniforme
generato della penna.
(Nota che la parola chiave è _non uniforme_).
Ciao.
Giorgio Bibbiani
> Un sistema di cariche con carica totale complessivamente nulla e
> momento di dipolo elettrico nullo come mi aspetto che sia un normale
> pezzo di carta, può subire forze (elettrostatiche) complessivamente
> non nulle?
Certo che si', basta che non siano tutti nulli gli altri momenti
di multipolo.
> La mia risposta è NO. Ma allora, o i pezzi di carta non sono
> elettricamente neutri o la carta presenta momento di dipolo elettrico
> *macroscopicamente* non nullo.
Da una premessa errata si puo' dedurre ogni cosa... :-)
> Si potrebbe pensare che la carta subisce una polarizzazione e questa
> sia la causa dell'attrazione,
Infatti e' proprio cosi', in presenza di un campo elettrico
esterno la carta acquista un momento di dipolo non nullo.
> ma secondo me i momenti di dipolo
> causati da un certo campo si formano in modo che i dipoli siano in
> equilibrio entro il campo che è stata la loro causa.
Cosa significa?
> Ora che ci penso, la spiegazione (cioè in accordo con l'ipotesi della
> forza totale nulla) deve essere che il pezzo di carta scambia
> (acquisisce o cede) cariche col materiale del piano sul quale è
> appoggiato, quindi acquistando carica totale non nulla viene attratto
> dalla penna.
E' improbabile considerando che la carta e' un isolante elettrico.
...
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
StefanoD
>
> Si potrebbe pensare che la carta subisce una polarizzazione e questa
> sia la causa dell'attrazione, ma secondo me i momenti di dipolo
> causati da un certo campo si formano in modo che i dipoli siano in
> equilibrio entro il campo che è stata la loro causa.
>
Il campo elettrico generato dalla biro è non uniforme.
La forza risultante su un dipolo va come il gradiente
del campo elettrico.
antologiko
Ci rifletto e ci ri-rifletto, eppure ho la sensazione che c'è qualcosa
che non mi quadra. E' una sensazione che conosco, e mi capità quando
sto per fare "un salto di qualità" capendo un concetto che non avevo
ancora afferrato. (A proposito, vi capita di provare la stessa cosa a
volte?)
Il mio dubbio è questo:
Possediamo due piastre sagomate in modo da produrre un campo
elettrostatico non uniforme agendo su un interruttore.
Nel mezzo, tra le due piastre, è sospeso un corpo elettricamente
neutro.
Se le cariche di questo corpo sono davvero intimamente mescolate,
allora mi aspetto che indipendentemente dalla disuniformità del campo,
su ogni volumetto infinitesimo del corpo agiscano, almeno nell'istante
iniziale dell'accensione dell'interruttore, due forze uguali e
contrarie che quindi si annullano. In che istante le forze sul
volumetto inizieranno a non essere complessivamente nulle in modo da
ottenere una risultante non nulla sull'intero corpo?
Giorgio Bibbiani
...
> Il mio dubbio č questo:
....
> Se le cariche di questo corpo sono davvero intimamente mescolate,
Le cariche elettriche in qualsiasi corpo non sono mai
"davvero intimamente mescolate", questo perche' la carica
elettrica e' una proprieta' di particelle puntiformi, come
ad esempio i quark up e down e gli elettroni nella materia
ordinaria.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
antologiko
> "davvero intimamente mescolate", questo perche' la carica
> elettrica e' una proprieta' di particelle puntiformi, come
> ad esempio i quark up e down e gli elettroni nella materia
> ordinaria.
Ciao e grazie della risposta.
Perň fatemi capire, il mio ragionamento allora era giusto o no?
Ovvero, se un corpo neutro subisce forze elettriche č solo una
questione di campo non uniforme o anche di non perfetto mescolamento
tra cariche?
In altre parole secondo me una spiegazione di questo fenomeno deve per
forza usare ANCHE il secondo fatto.
Non voglio fare il pignolo ma in un libro di elettromagnetismo
classico queste cose secondo me bisognerebbe evidenziarle. Bisogna
abituarsi ad esplicitare quali sono le ipotesi di cui si ha bisogno
per costruire una teoria. Leggendo il libro di elettromagnetismo, a
tratti si parla del "perfetto" mescolamento delle cariche quasi come
fosse (e forse lo č) una ipotesi necessaria per enunciare alcune
proprietŕ elettriche (macroscopiche) di conduttori e/o dielettrici,
poi invece si fa notare con noncuranza che corpi neutri, entro campi
elettrici non uniformi, vengono influenzati macroscopicamente dalle
forze elettriche, senza perň avere l'accortezza di dire che in questo
caso l'ipotesi del perfetto mescolamento fallisce in quanto non
spiegherebbe il fenomeno. O sbaglio?
Ad ogni modo, chi mi spiega l'evoluzione (anche intuitiva) dei primi
istanti dell'esperimento mentale proposto nel mio post precedente?
(immagino che magari non č facile congiungere fenomeni governati dalla
meccanica quantistica con questi effetti macroscopici)
Ciao
P.S.
Mamma mia questo NG fa venire il latte alle ginocchia! 3-4 giorni per
vedere il mio post e 3-4 per vedere le risposte, e cosě via. Siamo
tutti equiistanti 4 giorni luce!!
cometa_luminosa
> > Le cariche elettriche in qualsiasi corpo non sono mai
> > "davvero intimamente mescolate", questo perche' la carica
> > elettrica e' una proprieta' di particelle puntiformi, come
> > ad esempio i quark up e down e gli elettroni nella materia
> > ordinaria.
>
> Ciao e grazie della risposta.
> Perň fatemi capire, il mio ragionamento allora era giusto o no?
> Ovvero, se un corpo neutro subisce forze elettriche č solo una
> questione di campo non uniforme o anche di non perfetto mescolamento
> tra cariche?
Che le cariche non siano perfettamente mescolate l'ho sempre dato per
scontato, cosě come pure alle lezioni all'universitŕ o nei libri che
ho visto finora. Se fossero perfettamente mescolate non esisterebbero
gli atomi, non esisterebbero i legami tra atomi, non esisterebbe la
materia come la conosciamo.
> In altre parole secondo me una spiegazione di questo
> fenomeno deve per forza usare ANCHE il secondo fatto.
Vedi sopra.
> Non voglio fare il pignolo ma in un libro di elettromagnetismo
> classico queste cose secondo me bisognerebbe evidenziarle.
> Bisogna
> abituarsi ad esplicitare quali sono le ipotesi di cui si ha bisogno
> per costruire una teoria. Leggendo il libro di elettromagnetismo, a
> tratti si parla del "perfetto" mescolamento delle cariche quasi come
> fosse (e forse lo č) una ipotesi necessaria per enunciare alcune
> proprietŕ elettriche (macroscopiche) di conduttori e/o dielettrici,
Dice proprio cosě? Che libro č?
> poi invece si fa notare con noncuranza che corpi neutri, entro campi
> elettrici non uniformi, vengono influenzati macroscopicamente dalle
> forze elettriche, senza perň avere l'accortezza di dire che in questo
> caso l'ipotesi del perfetto mescolamento fallisce in quanto non
> spiegherebbe il fenomeno. O sbaglio?
Non sbaglieresti se dicesse proprio in quel modo.
> Ad ogni modo, chi mi spiega l'evoluzione (anche intuitiva) dei primi
> istanti dell'esperimento mentale proposto nel mio post precedente?
> (immagino che magari non č facile congiungere fenomeni governati dalla
> meccanica quantistica con questi effetti macroscopici)
In tempi molto brevi il campo allinea i dipoli microscopici generando
cosě nel materiale un momento di dipolo netto; a questo punto la
disuniformitŕ del campo agisce determinando una forza non nulla sul
materiale.
> P.S.
> Mamma mia questo NG fa venire il latte alle ginocchia! 3-4 giorni per
> vedere il mio post e 3-4 per vedere le risposte, e cosě via. Siamo
> tutti equiistanti 4 giorni luce!!
Allora posta su free.it.scienza.fisica
Bruno Cocciaro
news:0f5df013-d21e-4822...@l64g2000hse.googlegroups.com...
> Ad ogni modo, chi mi spiega l'evoluzione (anche intuitiva) dei primi
> istanti dell'esperimento mentale proposto nel mio post precedente?
> (immagino che magari non č facile congiungere fenomeni governati dalla
> meccanica quantistica con questi effetti macroscopici)
A parte la spiegazione che ti ha dato cometa luminosa, valida per materiali
dotati di dipolo elettrico non nullo, qualcosa di analogo si osserva anche
per materiali le cui molecole abbiano dipolo elettrico nullo. La presenza di
un campo polarizza il materiale nella direzione del campo (questo anche se
il campo fosse uniforme). Se immagini la molecola come un nucleo centrale
positivo e una nube intorno negativa, un campo diretto verso l'alto
sposterebbe il nucleo un po' in alto e la nube un po' in basso, cioe' la
molecola, acquisirebbe un momento di dipolo (che si dice "indotto", cioe'
indotto dal fatto che la molecola e' immersa in campo elettrico non nullo).
Questa almeno e' la spiegazione che ho sempre visto dare in corsi di base.
Poi chi fa stato solido immagino che le cose le spieghi in maniera un po'
piu' articolata.
Si puo' poi aggiungere che il momento di dipolo indotto dipende ovviamente
dal campo e, se il campo e' troppo intenso, la molecola, invece di
"stirarsi" di piu', si spacca e il dielettrico diventa conduttore.
L'intensita' di campo elettrico al di sopra della quale un dielettrico
diventa conduttore si dice "rigidita' dielettrica". Le scintille che si
osservano quando si chiude (o si apre) l'interruttore della luce sono dovute
proprio a questo fenomeno: 220 V su una distanza molto piccola danno luogo
ad un campo elettrico che, per distanza sufficientemente piccola, supera la
rigidita' dielettrica dell'aria. D'altro canto, per chiudere l'interruttore,
la distanza fra i due capi dell'interruttore deve diventare nulla.
> Ciao
Ciao.
--
Bruno Cocciaro
--- Li portammo sull'orlo del baratro e ordinammo loro di volare.
--- Resistevano. Volate, dicemmo. Continuavano a opporre resistenza.
--- Li spingemmo oltre il bordo. E volarono. (G. Apollinaire)
Elio Fabri
> Mamma mia questo NG fa venire il latte alle ginocchia! 3-4 giorni per
> tutti equiistanti 4 giorni luce!!
proverbio: "la gatta frettolosa fece i gattini ciechi".
Questo per dire che a prescindere dalla moderazione, le mie eventuali
risposte, ammesso che possano valere la pena di essere lette, non ti
arriveranno *mai* a tamburo battente.
Sia perche' ho una lista d'attesa, sia perche' spesso ci voglio
pensare, fare qualche controllo, ecc.
Chi ti risponde li' per li' puo' darsi che sia piu' bravo di me,
oppure che invece risponda senza pensare molto, e talvolta senza troppa
affidabilita'.
Detto questo, tu sei libero di regolarti come credi. Ma anche io...
cometa_luminosa ha sscritto:
> Che le cariche non siano perfettamente mescolate l'ho sempre dato per
> scontato, così come pure alle lezioni all'università o nei libri che
> ho visto finora. Se fossero perfettamente mescolate non esisterebbero
> gli atomi, non esisterebbero i legami tra atomi, non esisterebbe la
> materia come la conosciamo.
Io semplicemente non saprei che significato dare a queste cariche
"perfettamente mescolate". Qualcuno me lo spiega?
> Non sbaglieresti se dicesse proprio in quel modo.
A me sembra, anche se non so di che libro si tratti, non so quello che
dice, e come ho gia' detto non capisco il punto base, che ci sia una
certa confusione tra il punto di vista _medio_ macroscopico e quello
microscopico.
Non so se il colpevole e' il libro o chi lo lesse :-)
> In tempi molto brevi il campo allinea i dipoli microscopici generando
> così nel materiale un momento di dipolo netto; a questo punto la
> disuniformità del campo agisce determinando una forza non nulla sul
> materiale.
Uhm... E se i dipoli in partenza non ci sono, come accade in molti
casi?
--
Elio Fabri
antologiko
Comunque, per la precisione effettivamente il libro non parla di
"perfetto mescolamento" ma di "intimo mescolamento".
>Che le cariche non siano perfettamente mescolate l'ho sempre dato per
>scontato
Si, ovviamente più o meno tutti diamo per scontato questo fatto. Però
secondo me bisogna sempre evidenziare tutte le ipotesi necessarie a
spiegare un fenomeno, anche quelle ritenute banali. Sembra una finezza
logica ma secondo me non lo è, in quanto omissioni inizialmente banali
possono portare poi ad errori di comprensione assolutamente non
banali.
Ad esempio, se uno non ha mai fatto caso al fatto che la non
uniformità del campo non basta a spiegare i fenomeni in oggetto, forse
non noterà mai neanche che già il semplicissimo esperimento della
penna che attira il pezzo di carta offre una dimostrazione del fatto
che la materia è fatta di cariche nettamente separate. Io sono
convinto che per un pioniere dell'elettricità queste sarebbero state
altro che finezze. Potrebbe essere visto come un primo indizio sulla
struttura degli atomi.
Ripeto, non mi riferisco al solo banale fenomeno in oggetto, ma ad una
questione più generale di metodo: fare i pignoli in scienza rende.
Forse a volte io lo sono troppo, vedi ad esempio questo post del
25/04/08 :-)
Matteo Scala
> antologiko ha scritto:
> > Mamma mia questo NG fa venire il latte alle ginocchia! 3-4 giorni per
> > vedere il mio post e 3-4 per vedere le risposte, e così via. Siamo
> > tutti equiistanti 4 giorni luce!!
> Caro mio, se hai tanta prescia (come si dice a Roma) ricordati il
> proverbio: "la gatta frettolosa fece i gattini ciechi".
>
Credo che si riferisca ai tempi necessari per la moderazione dei post, più
che al tempo necessario perché qualcuno risponda seriamente.
Visto che siamo in tema, mi pare di capire che la moderazione abbia come
scopo quello di non fare degenerare i thread in flame, con insulti vari. E'
per questo che mi lasciano un po' perplesso alcune sequenze di messaggi che
evidentemente riescono ad aggirare i moderatori: mi riferisco ai vari post
sulle "supposte" di asps e compagnia, in cui gli insulti abbondano a non
finire.
Tu hai idea di come facciano a fare arrivare quei post in questo newsgroup,
aggirando il moderatore (do per scontato che quei messaggi non siano
moderati)?
Ora torno in modalità lurker :)
Ciao.
--------------------------------
Inviato via http://arianna.libero.it/usenet/
antologiko
Rispondo in questa "diramazione" del thread anche se usando google con
l'ordinamento gerarchicho dei post viene persa la corretta sequenza
cronologica risposte.
> >Mamma mia questo NG fa venire il latte alle ginocchia! 3-4 giorni per
> > vedere il mio post e 3-4 per vedere le risposte, e così via. Siamo
> > tutti equiistanti 4 giorni luce!!
>
> Caro mio, se hai tanta prescia (come si dice a Roma) ricordati il
> proverbio: "la gatta frettolosa fece i gattini ciechi".
>
> Questo per dire che a prescindere dalla moderazione, le mie eventuali
> risposte, ammesso che possano valere la pena di essere lette, non ti
> arriveranno *mai* a tamburo battente.
> Sia perche' ho una lista d'attesa, sia perche' spesso ci voglio
> pensare, fare qualche controllo, ecc.
> Chi ti risponde li' per li' puo' darsi che sia piu' bravo di me,
> oppure che invece risponda senza pensare molto, e talvolta senza troppa
> affidabilita'.
>
> Detto questo, tu sei libero di regolarti come credi. Ma anche io...
Chiedo umilmente perdono!! E' che non sono abituato ai NG moderati; di
solito posto su NG non moderati. Sicuramente la moderazione avrà anche
dei vantaggi, tra i quali non c'è la velocità, ma non è certo colpa di
nessuno, per carità! :) Anzi, tenendo conto che chi modera in questo
NG di solito è gente con un certo impegno, la capacità di trovare
anche il tempo e la pazienza per moderare un NG supererebbe davvero le
mie possibilità umane.
Per concludere la discussione provo a tirare le somme.
Mi ero impantanato nel volere dimostrare l'effetto che costituisce
l'oggetto della discussione facendo dei ragionamenti macroscopici.
Usando cioè i volumetti infinitesimi aventi carica complessivamente
nulla ma contenenti (moltissime) cariche di entrambe i segni. Mi sono
allora accorto che questa ipotesi non bastava, ovvero, pur essendo la
scoperta dell'acqua calda, se si vuole spiegare il fenomeno con dei
calcoli basati su un modello bisogna ammettere che ad un certo punto
in volumetti sempre più piccole le cariche non sono più intimamente
mescolate.
Non lo sapevo? Certo che lo sapevo che in natura le cariche non sono
"perfettamente" mescolate! Ovvero non sono "spazialmente sovrapposte"
ma solo mescolate nello spazio (e nel tempo) ad una scala così piccola
da dare quegli effetti macroscopici noti. Il punto non era questo.
Come detto era solo una questione matematico-logica sull'insufficienza
del modello macroscopico (i volumetti neutri) per spiegare questo
effetto. Le cariche si attraggono ma in definitiva "preferiscono"
sempre rimanere distanziate!