Relatività galileiana: alcuni dubbi.

In questo periodo sto preparando le lezioni su Galilei e ho alcuni dubbi di natura "fisica" che mi occorrono per capire il cimento del gran naviglio, chiedo ai colleghi di materia scientifiche se possono aiutarmi:

1. Dal testo ho compreso che una palla che cade dentro la stiva di una nave segue lo stesso comportamento sia che la nave stia ferma sia che proceda di moto rettilineo uniforme; la mia domanda è la seguente: se la nave aumentasse improvvisamente la sua velocità cambierebbe la traiettoria della pallina? Facendo un esempio "impossibile": se la terra iniziasse a girare più velocemente una palla che moto seguirebbe cadendo?
2. Perchè se corro a 1 km all'ora su un treno che si muove di moto rettilineo uniforme la velocità non si somma a quella del treno?
Grazie a chi saprà aiutarmi, chiarisco che in classe non mi cimenterò in spiegazioni fisiche ma è solo per comprendere meglio.
3.Nell'ultima parte del brano si legge:
ché quando si stesse di sopra e nell’aria aperta e non seguace del corso della nave, differenze piú e men notabili si vedrebbero in alcuni de gli effetti nominati: e non è dubbio che il fumo resterebbe in dietro, quanto l’aria stessa; le mosche parimente e le farfalle, impedite dall’aria, non potrebber seguir il moto della nave, quando da essa per spazio assai notabile si separassero; ma trattenendovisi vicine, perché la nave stessa, come di fabbrica anfrattuosa, porta seco parte dell’aria sua prossima, senza intoppo o fatica seguirebbon la nave, e per simil cagione veggiamo tal volta, nel correr la posta, le mosche importune e i tafani seguir i cavalli, volandogli ora in questa ed ora in quella parte del corpo; ma nelle gocciole cadenti pochissima sarebbe la differenza, e ne i salti e ne i proietti gravi, del tutto impercettibile.
Lamia domanda èla seguente: che cosa esattamente cambia tra lo stare sottocoperta e sovracoperta? Perchè si notano delle differenze nei fenomeni fisici?

elirpe ha scritto:In questo periodo sto preparando le lezioni su Galilei e ho alcuni dubbi di natura "fisica" che mi occorrono per capire il cimento del gran naviglio, chiedo ai colleghi di materia scientifiche se possono aiutarmi:

1. Dal testo ho compreso che una palla che cade dentro la stiva di una nave segue lo stesso comportamento sia che la nave stia ferma sia che proceda di moto rettilineo uniforme; la mia domanda è la seguente: se la nave aumentasse improvvisamente la sua velocità cambierebbe la traiettoria della pallina?

Per cominciare, devi decidere prima se vuoi seguire il fenomeno dal punto di vista di un osservatore che sta sulla nave e che si muove sulla nave, oppure dal punto di vista di uno che sta fuori, in un sistema di riferimento che consideri fermo.

In ogni caso, se la nave "aumentasse la sua velocità", vorrebbe dire che c'è un'accelerazione, e che quindi la nave non è più un sistema di riferimento inerziale. Se ti metti dal punto di vista di un osservatore che sta dentro la stiva della nave, il comportamento della palla cambierebbe di sicuro!

Se la nave si muove di moto uniforme, e lo sperimentatore (vincolato a rimanere su un sedile, o comunque su una posizione fissa) lancia la palla in alto con velocità esclusivamente verticale, gli ricade in mano esattamente come se la nave fosse ferma... mentre se la nave si muove con accelerazione diversa da zero, la palla ricadrà deviando anche orizzontalmente.

Se la nave accelera, la palla ricadrà "indietro" rispetto alle aspettative di chi l'ha lanciata, mentre se la nave sta rallentando, ricadrà più avanti del previsto

(ma se la persona non è vincolata a un sedile o a una posizione fissa, anche la persona stessa si sentirà trascinata in avanti o indietro, esattamente come ci succede per una frenata o un'accelerazione brusca dentro a un veicolo).

2. Perchè se corro a 1 km all'ora su un treno che si muove di moto rettilineo uniforme la velocità non si somma a quella del treno?

Ma chi l'ha detto che non si somma? Si somma eccome, dal punto di vista di un osservatore esterno!

Immagina di stare sul pianale aperto di un treno merci vuoto, che si muove a 50 km/h, e di camminare a 5 km/h lungo il pianale, nello stesso verso del moto del treno. Immagina pure che la scena si svolga a notte fonda, e che tu mentre cammini abbia addosso un segnalatore luminoso. Un osservatore fermo a terra fuori dal treno, vede la lucina muoversi a 55 km/h, mica a 50, né tantomeno a 5! Se invece tu camminassi con la stessa velocità, ma verso la CODA del treno, l'osservatore esterno vedrebbe la lucina muoversi a 45 km/h, non a 50, né a 5, né tantomeno a 5 indietro!

elirpe ha scritto:
3.Nell'ultima parte del brano si legge:
ché quando si stesse di sopra e nell’aria aperta e non seguace del corso della nave, differenze piú e men notabili si vedrebbero in alcuni de gli effetti nominati: e non è dubbio che il fumo resterebbe in dietro, quanto l’aria stessa; le mosche parimente e le farfalle, impedite dall’aria, non potrebber seguir il moto della nave, quando da essa per spazio assai notabile si separassero; ma trattenendovisi vicine, perché la nave stessa, come di fabbrica anfrattuosa, porta seco parte dell’aria sua prossima, senza intoppo o fatica seguirebbon la nave, e per simil cagione veggiamo tal volta, nel correr la posta, le mosche importune e i tafani seguir i cavalli, volandogli ora in questa ed ora in quella parte del corpo; ma nelle gocciole cadenti pochissima sarebbe la differenza, e ne i salti e ne i proietti gravi, del tutto impercettibile.
Lamia domanda èla seguente: che cosa esattamente cambia tra lo stare sottocoperta e sovracoperta? Perchè si notano delle differenze nei fenomeni fisici?

Perché la nave non si muove nel vuoto, quindi sovracoperta hai l'effetto della resistenza dovuta all'aria.
Se la nave si muovesse fuori dall'atmosfera non avresti differenze tra sopra e sotto.

Per il resto ti ha risposto paniscus!

Per chi, invece, volesse cimentarsi con la relatività di Einstein, consiglio il libro di Styer "Capire davvero la relatività". Ci ho trovato tanti spunti interessanti da proporre ai ragazzi.

Grazie a titti e paniscus delle risposte, chiarissime!

Per la relatività di Einstein... per ora passo!