Domanda:
In uno spazio privo di sistemi di riferimento, l'energia cinetica può dare informazioni sullo stato di moto?
Andrea
2012-04-20 06:05:15 UTC
Poco tempo fa ho letto di un esperimento mentale che riguardava la relatività, e mi è sorto un dubbio a proposito della rappresentazione dei moti, attraverso i sistemi di riferimento.
L'esperimento mentale è questo:
Due astronauti si trovano in uno spazio completamente vuoto e privo di riferimenti. Entrambi gli astronauti hanno una luce sulla tuta spaziale, che li rende visibili anche a notevoli distanze. Ad un certo punto, l'astronauta A vede la luce dell'astronauta B che si fa sempre più nitida, e da ciò deduce che si stia avvicinando a lui. Passando il tempo, l'astronauta B diventa visibile, e passa accanto all'astronauta A. Da questo fatto l'astronauta A, deduce che l'astronauta B si trovi in stato di moto rispetto a lui. Il fatto, però, è che la stessa identica cosa avviene anche per l'astronauta B. Infatti anche lui vede la luce dell'astronauta A che si fa più nitida, fino a vedere la sagoma dell'astronauta che gli passa accanto. Morale della favola: in uno spazio privo di sistemi di riferimento è impossibile dire chi dei due corpi si trovi in stato di moto, e chi sia fermo. Ora, io mi chiedo: (non ho conoscenze fisiche tali da poter essere sicuro di non dire una castroneria): se i due astronauti si scontrassero, l'energia cinetica di chi è in moto si trasferirebbe a quello che sta fermo, rendendo evidente chi si trovava in stato di moto e chi sta fermo, dunque: l'energia cinetica, in qualche modo, può sostituire un sistema di riferimento, per conoscere lo stato di moto di due corpi?
Quattro risposte:
Roger
2012-04-20 06:26:25 UTC
Infatti l'energia cinetica intesa come quantità di movimento è sempre relativa ad un sistema. Tuttavia nell'esperimento mentale c'è qualcosa che non va. Ovvero ambedue gli astronauti sono in moto, sia quello A che quello B.

E qualche rigo sotto domandi, però, cosa accade se i due astronauti si scontrano. Ovvero se l'energia cinetica di chi è in moto si può trasferire a quello che sta fermo. Ma nessuno dei due è fermo. Ambedue hanno un moto relativo. Nello spazio non si può essere "fermi".



Questo è il paradosso della relatività. Qualsiasi misurazione si fa, questa è sempre relativa al sistema fisico in cui è immerso l'osservatore.

Ambedue gli astronauti hanno ragione, sia quello A che quello B, perchè si muovono ambedue rispetto alla fotosfera cosmica, ovvero al "tessuto" spaziotemporale dell'Universo.



Ora, tornando con i piedi a terra, per ipotizzare un trasferimento della quantità di moto da un corpo ad un altro basta la fisica classica, non è necessario tirare in ballo la relatività.



Hai mai visto l'esperimento del pendolo di Newton?

http://it.wikipedia.org/wiki/Pendolo_di_Newton
FalcoOrebilit
2012-04-20 21:45:01 UTC
Allora Andrea all'ottimo risposta di Rogers io volevo aggiungere qualcosa , nell'Universo il concetto di fermo è privo di significato...nullo è fermo . Nella fisica classica si può supporre che ci sia un qualcosa fermo MA usando UN OPPORTUNO sistema di riferimento ! Nello Esempio che fai si può supporre ( tieni presenti che questa è una situazione ideale che non esiste nello Universo ..lo ripeto !! I casi sono 3

1) A sta fermo e B è in moto

2) B sta fermo ed A è in moto

3) sono in moto entrambi A e B

la unica cosa che puoi escludere che siano entrambi fermi visto che la distanza reciproca varia !



Trovare la Energia cinetica di un corpo è facile ...devi supporre che uno dei corpi è fermo ( non importa quale ) e in questo modo hai scelta come sistema di riferimento il corpo che sta fermo ! Allora puoi trovare

la Energia cinetica del corpo in moto ( rispetto a chi sta fermo ) , Tieni presenti che in fisica per tener conto del fatto che nulla è fermo si dice che tu non trovi mai la Energia cinetica di un corpo ma sempre una variazione di energia cinetica o meglio la energia cinetica + una costante che indica la energia cinetica che possiede il corpo che si suppone fermo ( e non lo è !!) .Ovvio che questo costante non la conosci ( si chiama costante iniziale !! )

Quando i due corpi si scontrano non ha senso dire come si trasferisce la energia cinetica se non definisci prima chi sta fermo rispetto al quale calcoli la energia cinetica ! !! in parole povere MAI tu potrai conoscere come si trasferisce la energia senza definire prima un sistema di riferimento !! Lo stare fermo non si può evidenziare ...è impossibile e quindi come tu fai a decidere chi fornisce la energia all'altro ? In pratica se tu che decidi chi acquisisce l' energia all'altro o meglio chi varia la sua energia cinetica . Il problema che tu non hai nessun metodo per scoprire chi sta in moto da chi sta fermo ! Quindi non puoi sostituire il sistema di riferimento. Tengo di nuovo a precisare che non esiste un sistema di riferimento che ti aiuta a trovare la energia quello lo DEVI inventare tu e quindi tu inventi anche chi riceve ( o dà ) la energia .
Leonardo1
2012-04-20 16:49:00 UTC
E = 1/2 m v^2 ; E dipende dalla velocità che è relativa cioè è riferita ad un osservatore. Dunque è indipendente dai sistemi di riferimento: A urta B così come B urta A; si scontrano a vicenda.
Thor
2012-04-20 22:48:02 UTC
<>



Alle egregie risposte di Roger, Leonardo e Falco devo aggiungere una cosa: per quel che descrivi, e quindi senza misurare c, fai riferimento alla relatività galileiana.



Nulla nell'esperimento mentale da te citato tira in gioco la relatività ristretta. Proprio nulla!





Mi domando, dunque: era "tutto qui" l'esperimento mentale, o coinvolgeva altro?



AGGIUNGO:

<>

si, il principio vale comunque, benchè l'urto cambi completamente il fenomeno che si osserva; si osserva un urto, in cui vi sono accelerazioni, e dunque si passa a trattare sistemi NON inerziali.

Comunque, domani sera mi leggerò il pezzo da te citato e vedrò se c'è da aggiungere altro.

Ciao!


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