Forza centrifuga in una vasca d’acqua rotante

Quando un contenitore pieno d’acqua è fermo (in un sistema di riferimento inerziale) la superficie dell’acqua è piatta, quindi è orizzontale. Non appena il contenitore viene piazzato su una piattaforma rotante e ruota con una velocità angolare costante, la superficie dell’acqua assume un profilo di forma parabolica, dovuto alla forza centrifuga del sistema di riferimento rotante (non inerziale).

L’osservazione di questo effetto incoraggiò Isaac Newton a formulare le sue leggi del moto per i sistemi di riferimento inerziali. Si tratta della famosa esperienza del secchio di Newton che fece pensare al grande scienziato che esistesse uno “spazio assoluto” in cui era possibile descrivere il moto dei corpi.

secchio di Newton

Il concetto di un sistema di riferimento assoluto dominerà la Fisica fino al 1893, anno in cui Ernst Mach formulerà il suo principio di Mach che afferma che: l'inerzia di ogni sistema è il risultato dell'interazione del sistema stesso con il resto dell'universo. In altre parole, ogni particella presente nel cosmo ha influenza su ogni altra particella. Con l’avvento della Relatività ristretta (1905) e della Relatività Generale (1916) da parte di Einstein, il concetto di spazio assoluto viene completamente abbandonato.

Questo effetto, anche se non è vero che dimostra l’esistenza dello spazio assoluto, permette però di modellare la forma dei grandi specchi per telescopi professionali. Essi infatti devono avere un profilo perfettamente parabolico. Il vetro fuso viene fatto ruotare in una fornace a temperatura e velocità angolare costanti. La velocità di rotazione determina la curvatura parabolica esatta dello specchio. La temperatura viene gradualmente abbassata e lo specchio si solidificherà esattamente con la forma desiderata.

Nel seguente filmato possiamo vedere cosa provoca la forza centrifuga in una vasca d’acqua rotante. Buona visione a tutti.


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