Rubrica: Fisicamente
Titolo o argomento: Sistema di riferimento inerziale
Sistema costituito da corpi NON soggetti ad interazioni.
Sappiamo che il moto è relativo, nel senso che i vettori posizione, velocità ed accelerazione di una particella dipendono (in modulo, direzione, verso) dal sistema al quale viene riferito il moto della particella.
In generale prima di arrivare alla formulazione di qualche legge è necessario precisare il sistema di riferimento rispetto al quale intendiamo descrivere il moto della particella.
Intanto ricordiamo che un sistema fisico di riferimento è costituito da un insieme di oggetti, arbitrariamente scelti, collegati ad una terna di assi cartesiani.
Gli oggetti che costituiscono, per così dire, il sostegno del sistema di riferimento possono interagire con i corpi che li circondano. E per conseguenza questi oggetti possono muoversi l’uno rispetto agli altri, facendo variare così le loro reciproche distanze e rendendo perciò impossibile la determinazione delle coordinate delle particelle osservate.
E’ necessario allora scegliere un sistema di riferimento che sia soggetto il meno possibile agli effetti dell’interazione con altri corpi. Sappiamo infatti che le interazioni che ci sono note fra due corpi diminuiscono piuttosto rapidamente al crescere della distanza fra loro. Sicchè ragionevolmente si può suporre che oggetti molto lontani fra loro e da tutti gli altri che li circondano, praticamente non subiscono influenze per effetto di interazioni.
Se si pensa che una stella dista da un’altra almeno diecimilia miliardi di km, ci sentiamo sufficientemente autorizzati a ritenere che un gruppo di quattro stelle, opportunamente scelte, e collegate ad una terna di assi cartesiani, possa costituire un sistema fisico di riferimento libero, cioè non soggetto ad interazioni.
Un tale sistema si chiama sistema di riferimento inerziale. In generale un sistema di riferimento inerziale è un sistema costituito da corpi non soggetti ad interazioni (almeno entro i limiti degli errori sperimentali).
Da questo punto di vista un sistema collegato alla Terra non è inerziale, perchè la Terra interagisce gravitazionalmente con il Sole e, più debolmente, con gli altri pianeti. Tuttavia un tale sistema può essere considerato con buona approssimazione inerziale quando l’osservazione viene protratta per un intervallo di tempo talmente breve, da poter ritenere la velocità della Terra costante (come se fosse nulla l’interazione con il Sole) e trascurabile l’angolo con cui essa ruota intorno al proprio asse (1 grado ogni 4 minuti).
I sistemi inerziali sono i sistemi rispetto ai quali le leggi del moto assumono la forma più semplice (se hai a disposizione un testo di Fisica Generale, vedi anche: principio di relatività, i tre principi di Newton, momento di una forza e momento della quantità di moto).
Un sistema di riferimento in moto rettilineo uniforme rispetto ad un riferimento inerizale è anch’esso inerziale e le leggi della dinamica trovano conferma sperimentale con lo stesso grado di esattezza tanto nel primo quanto nel secondo. Così un treno ideale che corre a velocità costante senza scosse su binari diritti ed orizzontali costituisce un sistema inerziale negli stessi limiti in cui lo è la terra; una valigia appoggiata sul portabagagli è in equilibrio e vi rimane ferma (vale il principio di inerzia).
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Continua con: Sistema di riferimento non inerziale.
Perchè la necessità di questo articolo?
A breve risponderemo ad un lettore che ci chiede informazioni su cosa visualizza un accelerometro quando una vettura da corsa percorre una curva dopo un lungo rettilineo. Ci sembrava logico fare prima opportune anticipazioni di Fisica per rispondere correttamente al suo quesito.
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