Re: La misura della forza

From: Giorgio Pastore <pastgio_at_units.it>
Date: Mon, 5 Aug 2019 00:23:39 +0200

Il 04/08/19 16:09, Wakinian Tanka ha scritto:
> Il giorno sabato 3 agosto 2019 19:50:02 UTC+2, Giorgio Pastore ha scritto:
....
>> Perché, secondo te, il fatto che "non si puo' misurare con un
>> dinamometro la forza tra due particelle  elementari, tra due astri
>> distanti, ecc, ecc, ecc." dovrebbe far preferire la definizione dinamica
>> di forza a quella statica?
>>
>
> Perche' talvolta siamo in grado di misurare (indirettamente) la massa ad es di un corpo distante o di una particella e, insieme alla misura della sua velocita' funzione del tempo, misuriamo p(t) = γ(t)•m•v(t) e derivando si trova F.

La "generalizzazione" al caso RR mi sembra un "di più". Anche restando
al caso non-relativistico l'argomento resta uguale. Peraltro, siccome di
oggetti relativistici, particelle elementari e talvolta nuclei a parte
ce ne sono pochi, sono anche relativamente pochi i casi in cui si misura
la velocità per ottenere la forza. Molto più spesso si procede al
contrario (conoscendo i campi e quindi le forze si deduce la velocità
dalle tracce). Ma questo è un punto marginale.

>
> Inoltre, a volte si possono considerare sistemi a massa variabile m(t) (razzi, getti di gas da stelle) e allora F = dp/dt = d[γ(t)•m(t)•v(t)] /dt.

e' sempe un girare attorno alla domanda.

> Consideriamo ad es una navicella che rimane sospesa ad una certa altezza dal suolo per mezzo di motori a reazione diretti verticalmente che equilibrano il suo peso .....
> Invece la misura statica non avrebbe senso nel caso di cui sopra, come gia' fatto notare, o in casi in cui il corpo si sta muovendo.

Lascerei stare anche i sistemi a massa variabile. Sono più complessi di
quello che sembri pensare. Mi limito a ricordare che per questi non
sempre puoi applicare dp/dt=F. Ma anche questo è marginale rispetto alla
questione "misura statica vs dinamica delle forze".


> Pero' vorrei anche precisare che l'OP non ha parlato di "generica misura statica" di una forza, ma specificamente di "dinamometro" e non e' la prima volta che lo dice, quindi alle molle attribuisce una importanza elettiva, nella misura della forza peso, dimenticando che il fruttivendolo o il macellaio sotto casa sua utilizza talvolta anche i campi magnetici a tale scopo (questo sistema era il piu' diffuso una ventina d'anni fa, ora non lo so):
....

Secondo me, ti fai prendere toppo alla vis polemica "a priori".
Una volta ogni tanti messaggi, Fortunati coglie un punto interessante e
sarebbe utile discutere il punto per quello che è.

La questione posta è semplice: perché si preferisce una misura dinamica
ad una statica?
Quella statica significa bilanciare la forza ignota con una nota e
quindi nulla di male a usare un dinamometro. Magari in versione
"piezoelettrica" ma sempe misura statica è. E non ne farei una questione
di "modernità". Il cosiddetto "Microscopio a forza atomica" (Atomic
Force Microscope , o AFM" è stato inventato nel 1986 (da Binnig,
co-Nobel per il microscopio a scanzione tunnel) ed è un metodo
potentissimo per misurare forze a livello atomico sfruttando, guarda un
po', proprio la legge di Hooke. Oggi si riesce a misurare con un metodo
del genere forze sotto il pN (piconewton)

Questo ci porta alla risposta alla domanda: non è vero che un metodo sia
meglio di un altro per misurarele forze. Piuttosto si può usare l'uno o
l'altro (o entrambi) a seconda delle situazioni.

I due metodi sono equivalenti (anche se non sempre possibili entrambi).
  La misura statica è una misura diretta. Si confrontano due forze, una
nota e una ignota, cercando il valore di quella nota che equilibra
quella ignota.
La misura dinamica è indiretta, usando l' equazione del moto (qualsiasi
sia la forma purché della forma "qualcosa di misurabile
cinematicamente+massa" at un certo tempo = forza allo stesso tempo.

Il legame tra le due, prendiamo in caso della meccanica newtoniana, è
che se abbiamo due forze (nota e ignota) che si equilibrano, la
risultatnte è nulla e il sistema, è in moto rettilineo uniforme, in
particolare esisterà un sistema di riferimento in cui e' in quiete e ci
resta.

Sulla non fattibilità di usare i due metodi sempre non c'e dubbio. Ma
non è una impossibilità "a senso unico'. Vero che trovare una forza che
equilibri la forza del Sole sulla Terra non è fattibile. Ma altrettanto
vero che usare ms=F per determinare la forza di attrito statico qualche
problema dovrebbe porlo ;-).


E allora, da dove viene la domanda di Fortunati? Purtroppo una ragione
c'e'. Ed e' un purtroppo per la didattica della fisica dovuto a
"scheletri nell' armadio" dal punto di vista dei fondamenti della
meccanica classica. A dire il vero gli scheletri avrebbero anche trovato
pace da un po'. Ma non è che l' informazione sia percolata in modo
ragionevole nelle presentazioni correnti dei "principi della dinamica".
Col risultato di trovare presentazioni che recepiscono parte ma non
tutta l'elaborazione concettuale che è andata avanti per circa gli
ultimi 150 anni.

Quindi, siccome ad un certo punto si obiettò (fondatamente) che la
*definizione* statica di forza è carente, qualcuno ha fatto
un'estensione indebita tra *definizione* di forza e *misura* della
stessa, trasferendo dubbi e incerteze relative alla prima sulla seconda.

Che, come definizione, "forza è quello che si misura con un dinamometro"
non funzioni dovrebbe essere evidente. Per chiarezza: posso dire che il
dinamometro fornisce una "forza campione parametrizzata dalla lunghezza
della molla" solo se ho motivi per credere che una molla allungata
esercita a sua volta una forza. Chi me lo dice? Ricordo che *stiamo
definendo* la forza e siccome, anche in statica la forza non equilibrata
provoca l' uscita dalle condizioni statiche, ovvero un moto, occorre
usare il collegamento con il moto da qualche parte. A questo punto
occorre collegarsi con il secondo principio della dinamica (qualsiasi
formulazione di questo vogliamo usare) e quindi la definizione più
soddisfacente è dinamica.

Però, ripeto, per quanto riguarda la *misura* la premessa di Luigi
Fortunami è falsa. La misura statica non è "figlia di un dio minore".
In alcuni casi è l' unica possibile e nei laboratori di fisica nessuno
si fa problemi.

Poi, che alcune delle sue elaborazioni sul tema risentano di scarsa
conoscenza della dinamica newtoniana è un alto discorso. Ma non è
argomento di questo thread.

Giorgio
Received on Mon Aug 05 2019 - 00:23:39 CEST