Feb 28

SOLUZIONE DEL PAPALQUIZ : SONO FERMO O MI MUOVO?

E' arrivato, or  ora, un papalmessaggio con la soluzione del papalquiz!

Mumble, mumble..      Dunque, questa è la situazione…

Con un piccolo sforzo di fantasia, vi siete materializzati improvvisamente a bordo della papalastronave rossa e vedete dall’oblò la papalastronave azzurra che sfreccia vicino a voi.

Quale delle due è stata fermata da PapalScherzone?

Animazione 1
Animazione 1

L'astronave Azzurra sembra avvicinarsi a grande velocità.

Diamo un'occhiata a cosa si vedeva invece dall'oblò dell'astronave Azzurra

Animazione 2
Animazione 2

Accidenti! Per l'astronave Azzurra è quella Rossa che si muove, solo che si sta allontanando a grande velocità!

Guardando dall'oblò rimane il dubbio: quale tra le due astronavi è ferma e quale si sta muovendo?

Finché la velocità è costante (anche chi è fermo ha una velocità costante uguale a zero) non vi è modo di capire se si è fermi o se ci si sta muovendo!

Ma siamo proprio sicuri che non sia possibile rispondere al papalquiz? Non possiamo rassegnarci alle apparenze, proviamo a farci venire un’idea!  Ma certo, come abbiamo fatto a non pensarci subito??

Potremmo contattare un amico papallo che viaggia su una terza astronave.. e chiedergli se per caso ha visto l'astronave Rossa e quella Azzurra.

La sua astronave di colore Verde, però, si muove alla stessa velocità, nella stessa direzione e verso della vostra astronave Rossa... e se quest'ultima è ferma, anche l'astronave Verde è ferma.

L'amico papallo guarda dall'oblò e vede quello che mostra il filmato

Animazione 3
Animazione 3

L'amico ci avvisa che ha visto chiaramente l'astronave Azzurra avvicinarsi alla sua astronave a folle velocità, mentre l'astronave Rossa è rimasta immobile. Inoltre ha visto anche un'altra astronave di colore Giallo che come quella Azzurra si è avvicinata velocemente per poi sfrecciare via.

Accidenti… pensavamo di avere avuto un’idea geniale e invece i dubbi su chi si muove e chi sta fermo sono aumentati!

Perchè allora non contattare qualche amico papallo che viaggia sulla misteriosa astronave Gialla e chiedergli cosa ha visto?

L'astronave Gialla, però, si muove alla stessa velocità, nella stessa direzione e verso dell'astronave Azzurra e, se questa è ferma, anche l'astronave Gialla è ferma.

L'amico papallo guarda dall'oblò e vede quello che mostra il filmato

Animazione 4
Animazione 4

L'amico ci avvisa che l'astronave Azzurra per lui è immobile, mentre la nostra astronave Rossa si allontana a folle velocità seguita a una certa distanza da un'altra astronave di colore Verde.

Nessuno sta mentendo, come dimostrano i filmati, solo che i due amici papalli forniscono versioni contrastanti su chi per loro è fermo e chi è in movimento. Non esiste un'unica visione assoluta, identica, ma ciò che si vede è relativo all'astronave da cui si osserva e, di nuovo, non siamo in grado di stabilire se siamo fermi oppure no.      E poi.. soprattutto.. fermi rispetto a chi o a cosa?

Per l'Astronave Verde la vostra Astronave Rossa è immobile, la sua distanza da lei non cambia, quindi rispetto all'Astronave Verde voi siete fermi.... ma non lo siete se invece si prende come riferimento l'Astronave Gialla, dato che la vostra distanza da lei cambia continuamente... per l'astronave Gialla vi state muovendo.

Cambiando astronave, cambia il sistema di riferimento e si ottengono risposte contraddittorie.

Ogni amico papallo, quando ci comunica ciò che vede dall'oblò, non sa se la sua astronave è ferma o si sta muovendo.

Per descrivere ciò che vede è “costretto” a considerarsi fermo (d'altronde lui nell'astronave è immobile è sta fissando l'oblò), per cui vede alcune astronavi che sembrano ferme ed altre che si avvicinano oppure si allontanano a folle velocità.

Sarà una visione parziale, però gli consente di indicare cosa si sta spostando rispetto a lui, cosa appare sempre alla stessa distanza, cosa si avvicina, cosa si allontana, a quale velocità, sempre rispetto a lui ovviamente.

Considerarsi fermi offre parecchi vantaggi, poiché consente di misurare gli spostamenti di altri corpi nello spazio ed il tempo impiegato per compiere tali spostamenti, rispetto a ciò che si suppone fisso,  fermo.

Sembra forse strano ai terricoli questo modo di ragionare?

Quando siete immobili, in realtà siete immobili rispetto al vostro suolo terrestre, ma non è assolutamente vero che non vi state muovendo nello spazio. Nel frattempo la Terra sta ruotando su se stessa, gira intorno al Sole ed il Sole gira intorno alla Via Lattea, ecc.

Anche il vostro PapalEnzo ha mostrato in una rappresentazione tutti questi movimenti terricoli... velocità        .... Altro che fermi!

Eppure mentre siete seduti sulla sedia vi ritenete fermi, non vi mettete certo a calcolare tutti i movimenti del vostro pianeta... Ciò che a voi può apparire fermo, però,  può non esserlo per altri che si muovono a velocità diverse dalla vostra …

E' un po' come la storia di papallino che si era addormentato sul papaltreno... uno di quelli a velocità costante che si muove silenziosamente senza scossoni... al risveglio affacciandosi al finestrino al suo fianco vede un altro papaltreno. Il papaltreno sembra immobile e papallino si avvicina all'uscita per scendere... peccato che né il suo né l'altro papaltreno sono fermi rispetto alla Papalstazione, semplicemente i due papaltreni stanno viaggiando alla stessa velocità, nella stessa direzione e nello stesso verso su due binari paralleli..

Spesso le apparenze ingannano, quando ci si dimentica che il proprio sistema di riferimento, la propria visione, non è assoluta, ma relativa.

Se papallino avesse guardato dal finestrino opposto si sarebbe accorto che il paesaggio scorreva …. o meglio che il paesaggio non era fermo rispetto a lui, oppure che lui non era fermo rispetto al paesaggio. Se papallino, quando il treno ha iniziato a muoversi, avesse avuto la possibilità di avvertire una serie di scossoni” dovuti all'accelerazione del treno, avrebbe potuto affermare che era  il treno e non il paesaggio a muoversi.

Nel caso del quiz però non ci sono scossoni che possano fornire questa indicazione e intorno c'è solo lo spazio profondo ed altre astronavi i cui papalpasseggeri ignorano se la loro astronave è ferma o si muove. Il quiz proposto dai Papalli ammette quindi entrambe le risposte, poiché finché la velocità è costante non è possibile determinare con certezza quali astronavi sono ferme e quali si muovono, senza indicare rispetto a chi o a cosa.

Tuttavia, l'utilizzo di un sistema di riferimento consente di descrivere gli spostamenti delle varie astronavi rispetto a questo e di provare a comprendere cosa sta accadendo. Per non confondersi le idee conviene perciò scegliere arbitrariamente una delle due soluzioni possibili e provare a descrivere gli avvenimenti usando due diverse astronavi che osservano tutto da “sopra”. La prima è "ferma"  e l'altra viaggia alla stessa velocità di quelle in movimento.

Se PapalGalileo ha ragione, dato che non ci sono disturbi esterni che possano modificare le velocità costanti, ciò che accade deve poter esser descritto da entrambe le astronavi senza che questo modifichi gli avvenimenti e le leggi fisiche che li descrivono.

I papalli suggeriscono di considerare arbitrariamente l'astronave Azzurra come quella "ferma" e la vostra astronave Rossa come quella in movimento (ma si poteva anche scegliere il contrario).

Cosa vede un'astronave, "ferma" come quella Azzurra,  posta “sopra” le altre?

Rispetto a lei, o meglio al suo sistema di riferimento, l'astronave Azzurra e l'astronave Gialla non si spostano, per cui sono entrambe ferme. Al contrario, l'Astronave Rossa e l'astronave Verde si muovono esattamente alla stessa velocità e quella Verde segue quella Rossa a una certa distanza. PapalGalileo ci ha anche inviato un disegno e un filmato che mostrano cosa accade e per facilitarne la comprensione ha anche indicato: la posizione degli oblò (cerchietto nero), il campo visivo di chi osserva e cosa si vede dall'oblò.

Figura 1
Figura 1
Animazione 5
Animazione 5

L'uso di un sistema di riferimento consente di capire per esempio perché l'Astronave Rossa in movimento vede quella Azzurra "ferma" muoversi ….è lo stesso effetto di chi vede dal finestrino del treno il paesaggio che scorre davanti ai suoi occhi.

La descrizione non cambierebbe di una virgola anche considerando in movimento, invece che ferme, l'astronave posta “sopra”, quella Gialla e quella Azzurra, purché si muovano tutte alla stessa velocità costante nella stessa direzione e verso, come i due treni di papallino.

Ovviamente, in tal caso, le astronavi Rossa e Verde si muovono a velocità maggiore.

Cosa vede un'astronave, in "movimento" come quella Rossa,  posta “sopra” le altre?

Salendo su un astronave in movimento che osserva tutto da sopra e che viaggia alla stessa velocità e nella stessa direzione e verso delle astronavi Rossa e Verde, queste ultime non possono che risultare ferme rispetto a lei.

Al contrario le astronavi Gialla e Azzurra sembrano muoversi alla stessa velocità, ma in senso contrario rispetto a ciò che si vedeva dall'astronave "ferma" posta "sopra" le altre, ma ciò è dovuto all'effetto “paesaggio visto dal finestrino del treno in movimento”...

Figura 2
Figura 2
Animazione 6
Animazione 6

PapalGalileo ha proprio ragione… se degli eventi fisici (nel nostro caso astronavi ferme e astronavi in movimento) vengono descritti da osservatori posti in sistemi di riferimento diversi, lo svolgimento degli eventi non cambia… cambia, però, il modo di descriverli da parte di ogni osservatore.

PapalScherzone se la ride alla grande... in fin dei conti sono ammissibili entrambe le risposte...

Che strano quiz dove non ci sono né vincitori, né vinti, il cui scopo sembra più improntato al divertimento ed alla curiosità di conoscere...

Se ci sono domande i papalli sono in ascolto...

 

6 commenti

  1. Antonio

    Non vorrei confondere, ma a questo punto l'idea geocentrista ( la terra al centro del sistema solare) di tolomeo e aristotele, diciamo che era un po' piu' complicata nei calcoli matematici, ma possiamo reputarla sbagliata del tutto  ???

     

  2. PapalScherzone

    A parte il fatto che quella teoria si chiama "geocentrica"...

    Siamo proprio sicuri che la Terra non giri intorno a Papalla?!  8-O

    PapalEnzo perché non elabori la teoria papallocentrica?! Un Nobel non te lo toglierebbe nessuno (poi però dividiamo il compenso)!! :wink:   :mrgreen:

  3. Paolo

    Caro Antonio, il quiz si riferisce non a caso a sistemi inerziali, ossia a sistemi in cui la velocità è costante, in modulo  direzione e  verso….

    Ossia si tratta di moti rettilinei e uniformi.

    In tal caso non è possibile stabilire chi si muove o chi è fermo.

    Quando varia il modulo, il verso o la direzione della velocità, non si può più pensare di esser fermi, poiché la velocità è mutata.

    Questo rappresenta un indizio che non siamo fermi… e Tolomeo torna nell'armadio.

    Paolo

  4. Mi scuso se stavolta correggo il PapalMaestro, ma c'è un errore alla slide 7 della presentazione inserita alla pagina http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/wp-content/uploads/2016/02/velocità.pptx, dove le velocità vengono sommate come fossero scalari, e non vettori. La somma va fatta con la regola del parallelogramma (o, se si preferisce, applicando quella del triangolo, detta anche punta-coda), e il modulo del risultato è minore o uguale della somma dei moduli. Solo se le velocità avessero tutte la stessa direzione e lo stesso verso (e mi sembra poco probabile), sommando 0.3, 30, 230, 40 e 600 km/s, si otterrebbe 900 Km/s (tra l'altro secondo si indica con s, e non sec).

  5. caro Marco,

    tu hai senz'altro ragione, ma non sai  per chi avevo preparato quel PPT... Ero a cena con un gruppo di amici del tutto digiuni di fisica. Pensi che avrei potuto spiegare la regola del parallelogramma? E il sec faceva comodo per far capire subito che si trattava di secondi...

    Era sufficiente, però, a rendere l'idea dell'ordine di grandezza...

    Ah... guarda che si scrive km/s e non Km/s  :mrgreen:

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