La forza centrifuga in curva (come forza apparente).

LA FORZA CENTRIFUGA E LA SOPRAELEVAZIONE STRADALE NELLE CURVE

Se una curva di raggio R è sopraelevata di un dato angolo  β  quanto può valere la massima

velocità nella curva se non c’è attrito?

Se la vettura ha massa m in curva le occorre una forza centripeta uguale a :

 

F_c =  m_*V² / R

Se non c’è attrito chi le fornirà questa forza?

La risposta è semplice : IL SUO STESSO PESO che fornisce una componente F_c  in direzione orizzontale e l’altra N  in direzione ortogonale al piano inclinato stradale, che viene annullata dalla reazione vincolare del piano.  

F_c  e  P  sono  legati  dalla relazione  F_c = P_*tg (β)  quindi :

m_*V²/R = m_*g_*tg(β)

Infine risulta : V² = g_*R_*tg (β)  INDIPENDENTEMENTE DALLA MASSA m del veicolo.

Dati veri, riguardanti un circuito automobilistico in Florida :

R = 300  (m)  , α = 30°  ,  V_Max in curva senza slittare = 41  (m/s) = 149  (km/h)

Un osservatore esterno che vede il passeggero spingersi contro lo sportello ,  pensa (giustamente) che a questo serva una forza centripeta per affrontare la curva ed infatti si spinge contro lo sportello per ottenere una reazione  rivolta verso il centro.

Nel sistema fisso (esterno), non c'è alcuna forza centrifuga, ma soltanto la centripeta, fornita  dalla reazione dello sportello sul quale preme il viaggiatore.

Così la forza centrifuga c'è per i panni che si trovano dentro il cestello rotante di una lavatrice.

                                                  

Molti problemi di Fisica si capiscono più facilmente immaginandoci all'interno del sistema rotante e utilizzando quindi la forza centrifuga, non la centripeta.

Anche un bambino potrà capire che l'acqua del suo cestello non cade se si fa ruotare velocemente in un piano verticale perchè il peso dell'acqua è bilanciato o superato dalla forza centrifuga. Se gli parlassimo di forza centripeta molto probabilmente non capirebbe.

Analogamente potrà capire che la Terra non cade sul Sole e la Luna non cade sulla Terra per la rotazione e per la forza centrifuga.

Il ciclista in curva si inclina per ottenere la forza  necessaria grazie al proprio peso e a quello

della bicicletta. La stessa cosa vale per il motociclista.

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