0408. Forza centrifuga su una giostra a seggiolini volanti

giostra seggiolini

Perchè per unità di massa la forza centrifuga su una giostra a seggiolini volanti è uguale a 0,1g? Francesca Guerini

sem_esperto_verdeLa forza centrifuga icona_glossario è una forza apparente o fittizia che agisce su un corpo icona_esperto[101] che si muove di moto circolare quando tale moto viene studiato da un osservatore solidale con il sistema di riferimento in rotazione, ossia accelerato. Nel caso in questione, il passeggero seduto sul seggiolino della giostra (osservatore solidale al moto di rotazione) percepisce una forza centrifuga che lo spinge verso l'esterno e, allo stesso tempo, è sottoposto alla forza peso e alla tensione della catena fissata alla sommità di una torre rotante . In alternativa, questo sistema può essere studiato da un osservatore solidale con un sistema di riferimento inerziale icona_glossario , per esempio un osservatore seduto su una panchina che guarda la giostra.

Per l'osservatore inerziale che sta guardando questo moto non c'è una forza centrifuga ma c'è una forza centripeta icona_glossario che consente ai seggiolini di percorrere una traiettoria circolare. Da considerazioni riguardo la dinamica del moto si può ricavare che, per l'osservatore solidale con il moto di rotazione, l'angolo d'inclinazione rispetto alla verticale delle catene che sostengono i seggiolini dipende dal rapporto che intercorre tra l'accelerazione centrifuga (forza centrifuga per unità di massa) e l'accelerazione di gravità g. L'angolo d'inclinazione non dipende dalla massa del passeggero, infatti quando la giostra è in rotazione tutti i seggiolini hanno la stessa inclinazione a prescindere dal passeggero. Nel caso in cui il passeggero è sottoposto ad un'accelerazione centrifuga di 0.1 g si ricava che l'angolo d'inclinazione del seggiolino è di circa 5.7°.

Nel caso in cui l'accelerazione centrifuga ha intensità uguale all'accelerazione di gravità l'angolo di inclinazione è pari a 45°.

Susanna Bertelli - fisico

ultimo aggiornamento febbraio 2014

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