Energia e sistemi di riferimento

From: Andrea De Michele <andrea.demichele_at_gmail.com>
Date: Fri, 10 Mar 2023 08:36:01 -0800 (PST)

Il mio post precedente sull'attrito statico mi ha fatto venire in mente anche
questo dubbio che volevo mettere in coda al precedente post ma poi ho deciso di
aprire un altro post visto che non c'entra direttamente l'attrito statico ma in
generale l'energia e il fatto che questa dipende dal sistema di riferimento inerziale che si sceglie.

Consideriamo una macchina di massa 2 kg (i dati sono solo per avere i conti
semplici) inizialmente ferma che accelera verso destra fino ad una velocità di 1
m/s. La sua energia cinetica aumenta di 1 J. Questa energia in ultima analisi
sarà fornita dal motore che, data la sua efficienza, brucerà una quantità di
carburante adeguata ad ottenere quel quantitativo di energia.

Vediamo ora la macchina da un altro sistema di riferimento inerziale che si
muove di velocità 1 m/s verso sinistra rispetto alla strada. In questo sistema
la macchina ha inizialmente velocità 1 m/s e quindi energia cinetica iniziale 1
J, e alla fine velocità 2 m/s e quindi energia cinetica 4 J. La sua energia
cinetica è aumentata quindi di 3 J (naturalmente cambiando la velocità del
sistema di riferimento posso ottenere qui qualsiasi valore, anche negativo).

Il teorema dell'energia cinetica è valido in entrambi i sistemi se per esempio
tale accelerazione dura 1 s e si calcola accelerazione, forza e spostamento (che
nel secondo sistema di rif. è maggiore) tutto torna.

Ma quindi quanto carburante deve bruciare il motore? l'equivalente di 1 J o 3 J?

L'intuito (e anche qualcosa di più, il contrario porterebbe a conclusioni
assurde) mi dice 1 J, cioè devo fare il calcolo nel sistema solidale alla
strada. Ma esattamente perché? Come si può giustificare in maniera corretta?

Andrea De Michele
Received on Fri Mar 10 2023 - 17:36:01 CET