Precedente :: Successivo |
Autore |
Messaggio |
arkypita Eroe
Registrato: 13/08/08 16:04 Messaggi: 67
|
Inviato: 13 Ago 2008 16:13 Oggetto: * In treno l'acqua va in salita |
|
|
Ciao, da quando ho scoperto questo forum mi sono subito appassionato.
Vi pongo un quesito fisico/matematico del quale non so la risposta ma vi propongo di provare a trovarla.
Mentre viaggiavo in treno, tornando a casa in una giornata di temporali, notai che il doppio-vetro del finestrino del treno, a causa della guarnizione che non teneva, si era riempito per metà di acqua.
Quando il treno accelerava il liquido si inclinava in un verso, quando frenava ovviamente si inclinava nell' altro verso. A velocità costante il liquido era ovviamente "a bolla".
Domanda: come si calcola il rapporto tra l' accelerazione e l'angolo di inclinazione? |
|
Top |
|
|
Zeus Amministratore
Registrato: 21/10/00 01:01 Messaggi: 12771 Residenza: San Junipero
|
Inviato: 13 Ago 2008 17:26 Oggetto: |
|
|
Innanzitutto benvenuto all'Olimpo informatico...
Veramente un bel problema, cosi' su due piedi non saprei dare una risposta. |
|
Top |
|
|
Ranger_Trivette Dio maturo
Registrato: 21/08/07 16:11 Messaggi: 4980 Residenza: Genova
|
Inviato: 14 Ago 2008 10:08 Oggetto: |
|
|
è un casino...
in caso di frenata, ad esempio, non credo che la superficie dell'acqua formi una linea retta quindi non ho capito bene cosa intendi per inclinazione |
|
Top |
|
|
arkypita Eroe
Registrato: 13/08/08 16:04 Messaggi: 67
|
Inviato: 14 Ago 2008 11:51 Oggetto: |
|
|
Ranger_Trivette ha scritto: | in caso di frenata, ad esempio, non credo che la superficie dell'acqua formi una linea retta quindi non ho capito bene cosa intendi per inclinazione |
Ciao Trivette,
Aggiungo un disegnino, così che sia piu chiaro:
L'immagine 1 è come si dispone l'acqua quando il treno accelera, 2 quando viaggia a velocità costante ovvero è fermo, 3 quando decelera.
Probabilmente come dici tu, il pelo dell' acqua non è in linea retta, suppongo perchè l'accelerazione non è costante, per via degli attriti e delle e dell' inerzia del fluido, però nel fenomeno da me osservato era molto vicino all' esserlo.
L'inclinazione che intendo è l'angolo alfa del disegno 1, espressa in gradi oppure piu semplicemente espressa in rapporto B/A |
|
Top |
|
|
Ranger_Trivette Dio maturo
Registrato: 21/08/07 16:11 Messaggi: 4980 Residenza: Genova
|
Inviato: 14 Ago 2008 15:18 Oggetto: |
|
|
ma quindi tu proponi di trovarlo senza tener conto dei vari attriti, vero? |
|
Top |
|
|
Jenga Semidio
Registrato: 26/04/05 14:20 Messaggi: 250 Residenza: Villa d'Ogna (BG)
|
Inviato: 14 Ago 2008 15:27 Oggetto: |
|
|
Così a naso direi che la superficie del liquido durante la fase di accelerazione si dispone come una catenaria.
Fare il calcolo in presenza di attriti mi pare eccessivamente complesso.
Adesso provo a fare due conti con le leggi di Newton... |
|
Top |
|
|
arkypita Eroe
Registrato: 13/08/08 16:04 Messaggi: 67
|
Inviato: 14 Ago 2008 15:55 Oggetto: |
|
|
Io sinceramente pensavo che potesse essere molto più semplice
Mentre stavo a mollo nella vasca da bagno (davvero!) pensavo che: se il treno procedesse con accelerazione costante pari a quella della forza di gravità "G" l'angolo probabilmente sarebbe di 45° con b ed a lunghi uguali, non è forse così?
E se il treno accelerasse di 2G, sarebbe ragionevole avere B = 2A o sto dicendo una castroneria?
In quel caso la formula sarebbe una semplice proporzione
AccGrav : AccTreno = Lato A : Lato B |
|
Top |
|
|
Jenga Semidio
Registrato: 26/04/05 14:20 Messaggi: 250 Residenza: Villa d'Ogna (BG)
|
Inviato: 14 Ago 2008 16:18 Oggetto: |
|
|
arkypita ha scritto: | Io sinceramente pensavo che potesse essere molto più semplice
Mentre stavo a mollo nella vasca da bagno (davvero!) pensavo che: se il treno procedesse con accelerazione costante pari a quella della forza di gravità "G" l'angolo probabilmente sarebbe di 45° con b ed a lunghi uguali, non è forse così?
E se il treno accelerasse di 2G, sarebbe ragionevole avere B = 2A o sto dicendo una castroneria?
In quel caso la formula sarebbe una semplice proporzione
AccGrav : AccTreno = Lato A : Lato B |
Potrebbe pure essere... deriverebbe dal fatto che forza peso del "triangolo d'acqua" (passatemi la semplificazione) e forza dovuta all'accelerazione del treno sono uguali in modulo e perpendicolari in direzione... |
|
Top |
|
|
superfabio90 Eroe
Registrato: 14/06/08 22:31 Messaggi: 43 Residenza: Novara
|
Inviato: 14 Ago 2008 19:21 Oggetto: |
|
|
Il problema è posto in maniera errata.
Questo perchè, facendo caso che il treno abbia un'accelerazione costante continua nel tempo, l'inclinazione del fluido dovrebbe man mano aumentare con l'aumentare dell'accelerazione (quindi della velocità del mezzo).
Quindi, anche se l'accelerazione rimanesse costante, l'angolo continuerebbe ad aumentare, perchè la velocità aumenta di continuo.
Spero di essere stato esaudiente. Ciao.
Superfabio. |
|
Top |
|
|
Ranger_Trivette Dio maturo
Registrato: 21/08/07 16:11 Messaggi: 4980 Residenza: Genova
|
Inviato: 14 Ago 2008 19:57 Oggetto: |
|
|
ma cosa dici???
un forza è data da una massa/accellerazione, se l'accelerazione è costane allora la forza sarà costante indipendentemente dalla velocità.
in più
fabio ha scritto: | facendo caso che il treno abbia un'accelerazione costante continua nel tempo, l'inclinazione del fluido dovrebbe man mano aumentare con l'aumentare dell'accelerazione |
o è costante l'accelerazione ed aumenta la velocità o aumenta l'accelerazione...
se l'acc è costante l'angolo è costante perchè la forza risultante è costante... la velocità è ininfluente...
se il treno viaggiasse costantemente a 100 000 km orari l'acqua non sarebbe inclinata e si inclinerebbe alla prima acellerazione...
così come se fosse a un km all'ora...
|
|
Top |
|
|
superfabio90 Eroe
Registrato: 14/06/08 22:31 Messaggi: 43 Residenza: Novara
|
Inviato: 14 Ago 2008 20:39 Oggetto: |
|
|
Scusa Trivette, ho sbagliato a scrivere un paio di parole e poi è uscito quel che è uscito.
Comunque, le accelerazioni costanti non possono essere riprodotte nella realtà (così come le velocità costanti), per molti problemi.
L'accelerazione del treno varia nel tempo, quindi calcolare il rapporto tra inclinazione e acc. implica o una semplificazione grossolana (mettere l'acc. costante), oppure l'utilizzo di apparecchiature adeguate.
Prima non ho precisato questo perchè sono stato messo in errore da un moi scambio di termini (molto grossolano).
Sinceramente a me non piace fare calcoli di fisica togliendo molti fattori della realtà fisica, quindi tendo sempre a pensare nella realtà e non nel problema in questione che, se non viene semplificato, diventa di ardua lettura e risoluzione.
Sono contento di essermi iscritto ad un sito con gente che sa parlare e riflettere. Ciao. |
|
Top |
|
|
arkypita Eroe
Registrato: 13/08/08 16:04 Messaggi: 67
|
Inviato: 14 Ago 2008 22:14 Oggetto: |
|
|
superfabio90 ha scritto: | L'accelerazione del treno varia nel tempo, quindi calcolare il rapporto tra inclinazione e acc. implica o una semplificazione grossolana (mettere l'acc. costante) |
Beh, in realtà non è necessario mettere l'accelerazione costante, è sufficiente mettere Δt -> 0 per poter ignorare il fattore tempo nel calcolo, che a noi non interessa. Così facendo si calcola l'angolo in rapporto all' accelerazione istantanea (che è l'unica cosa che è ragionevole cercar di fare).
Un problema semplice, senza mettere di mezzo il fluido (che non so quanto renda piu difficile il conto, probabilmente nulla) è fare lo stesso conto per un filo a piombo appeso al soffitto della cabina. |
|
Top |
|
|
Jenga Semidio
Registrato: 26/04/05 14:20 Messaggi: 250 Residenza: Villa d'Ogna (BG)
|
Inviato: 14 Ago 2008 22:40 Oggetto: |
|
|
superfabio90 ha scritto: |
Sinceramente a me non piace fare calcoli di fisica togliendo molti fattori della realtà fisica, quindi tendo sempre a pensare nella realtà e non nel problema in questione che, se non viene semplificato, diventa di ardua lettura e risoluzione. |
sai, parlando di fisici, per questa gente esiste una trasformazione termodinamica quasistatica, le masse sono assimilate a punti, i cavalli a sfere (ah, no, quella era una barzelletta)...
Giocoforza per capire e dare un interpretazione di un problema fisico è necessario semplificarlo (trascurando ad esempio attriti, viscosità del fluido, tensione superficiale...) e poi man mano aggiongere elementi per avvicinarsi alla realtà.
del resto a scuola si inizia studiando moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato...
arkypita ha scritto: | Un problema semplice, senza mettere di mezzo il fluido (che non so quanto renda piu difficile il conto, probabilmente nulla) è fare lo stesso conto per un filo a piombo appeso al soffitto della cabina. |
Direi che in questo caso la tua prima risposta è perfetta. |
|
Top |
|
|
IvoFaArtiInvano Eroe
Registrato: 02/12/07 16:59 Messaggi: 62
|
Inviato: 05 Set 2008 01:03 Oggetto: |
|
|
arkypita ha scritto: | Io sinceramente pensavo che potesse essere molto più semplice
Mentre stavo a mollo nella vasca da bagno (davvero!) pensavo che: se il treno procedesse con accelerazione costante pari a quella della forza di gravità "G" l'angolo probabilmente sarebbe di 45° con b ed a lunghi uguali, non è forse così?
E se il treno accelerasse di 2G, sarebbe ragionevole avere B = 2A o sto dicendo una castroneria?
In quel caso la formula sarebbe una semplice proporzione
AccGrav : AccTreno = Lato A : Lato B |
Penso anch'io che sia così.
Infatti (vedi figura):
quando l'acqua è soggetta alla sola forza di gravità g (treno inerziale) si nota che il pelo dell'acqua è piatto, e questa cosa è dovuta al fatto che il campo dell'accelerazione g è costante su tutto il volume del fluido; con lo stesso ragionamento deduco che, quando il treno accelera (e mantiene l'accelerazione costante almeno per il tempo necessario acché l'acqua raggiunga l'equilibrio statico), il treno stesso e tutto ciò che è solidale con esso è soggetto alla risultante di due accelerazioni costanti nello spazio ed è anch'essa quindi costante: g (gravità) + t (acc.ne del treno); essendo costante l'accelerazione risultante, il pelo dell'acqua inclinato sarà anch'esso piatto.
Nella figura ciò che devo trovare è l'accelerazione del treno t.
L'accelerazione risultante r deve essere perpendicolare al pelo dell'acqua inclinato.
Si ha:
t*cos(alfa)=g*sin(alfa) =>
t=g*(sin(alfa)/cos(alfa))=g*tan(alfa)
la tangente di alfa è uguale al rapporto B/A della figura di arkypita
quindi l'ultima equazione si può scrivere:
t=g*(B/A)
ovvero
g/t=B/A
Mi ha colpito il fatto che anch'io avevo fatto qualche ragionamento
in treno osservando un'ombrello appeso: ma non ero
arrivato a tanto ... |
|
Top |
|
|
arkypita Eroe
Registrato: 13/08/08 16:04 Messaggi: 67
|
Inviato: 17 Set 2008 14:35 Oggetto: |
|
|
Devo dire che la tua soluzione è davvero chiara, ottimo anche il disegno.
Io purtroppo sono un po' carente in algebra e trigonometria perchè giocavo troppo a briscola chiamata durante le lezioni... |
|
Top |
|
|
IvoFaArtiInvano Eroe
Registrato: 02/12/07 16:59 Messaggi: 62
|
Inviato: 19 Set 2008 11:49 Oggetto: |
|
|
Grazie.
Devo fare un'errata corrige:
nell'ultimo passaggio volevo intendere:
g/t=A/B
|
|
Top |
|
|
|