Frame di riferimento con Bimp the Dog

Feb 03 2023
Immagina di viaggiare all'interno di una delle gocce di pioggia. Cosa vedresti mentre Blimp the Dog scorrazza sull'erba?
Quadri di riferimento Osservatori diversi vedranno versioni diverse dello stesso evento. Diciamo che sei a un'estremità del parco e Blimp sta correndo verso di te.
Dirigi il cane sotto la pioggia. Illustrazione dell'autore

Quadri di riferimento

Osservatori diversi vedranno versioni diverse dello stesso evento.

Diciamo che sei a un'estremità del parco e Blimp sta correndo verso di te.

Foto di @Peanutthecorgi su Twitter

Una persona dall'altra parte vedrebbe Blimp scappare da loro.

Foto di mukphotos da 123RF

Ciò significa che tu e quest'altra persona siete in quadri di riferimento diversi .

Un quadro di riferimento è un sistema di coordinate che può essere utilizzato per determinare posizioni e velocità in quel quadro.

Sistema di riferimento inerziale

C'è un nome speciale che diamo ai quadri di riferimento più comuni nella nostra vita quotidiana. Tornando a te fermo nel parco, non stai accelerando rispetto al sistema di riferimento della Terra perché stai viaggiando alla stessa velocità e nella stessa direzione. Quindi stai vedendo le cose da un quadro di riferimento inerziale .

Cornice di riferimento della pioggia

Possiamo modellare la pioggia come se cadesse a velocità costante.

Quindi il sistema di riferimento della pioggia, chiamiamolo R, è un sistema inerziale . Questo è importante perché anche il tuo quadro di riferimento nel parco , che possiamo chiamare S, è inerziale .

Ora, usiamo un principio che è uno dei pilastri centrali della meccanica classica, l'invarianza galileiana , che afferma:

Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali.

Significa solo che puoi descrivere con precisione il movimento di Blimp usando il sistema di riferimento, R o S.

La velocità del dirigibile in R

In S , vedi Blimp correre contro le gocce di pioggia e la pioggia che cade verso Blimp.

Ma se fossi all'interno di una goccia di pioggia, cioè il tuo frame di riferimento fosse R , vedresti Blimp che si alza verso di te , come un dirigibile!

Ma dobbiamo anche ricordare che Blimp corre anche orizzontalmente verso la goccia di pioggia.

Combinando le componenti di velocità per Blimp,

Pertanto, dall'interno di una goccia di pioggia, avremmo l'impressione che Blimp stia volando in aria verso di noi!

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Spero che ti sia piaciuto leggere la mia storia. Per vedere altri contenuti di matematica e fisica, segui questa mucca a zero eccentricità .

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