Quante volte, in macchina, in occasione di una sterzata repentina verso destra, abbiamo avuto la sensazione di essere schiacciati contro lo sportello alla nostra immediata sinistra? Ma soprattutto, quale era l’origine della forza apparente che ci ha “attratti” in quella direzione? Le leggi della fisica sono le stesse nei sistemi di riferimento cosiddetti inerziali, cioè che si muovono a velocità costante, senza alcuna accelerazione. Nonostante la macchina si muova a velocità costante, nel momento della sterzata, o della curva, subisce un’accelerazione. La velocità, infatti, è una grandezza vettoriale, definita non soltanto dal valore ma anche da una direzione e da un verso: durante la curva, quindi, la velocità non varia in modulo ma varia in direzione, producendo un’accelerazione a tutti gli effetti.

La macchina in curva è quindi un sistema di riferimento non inerziale; la forza centrifuga che noi sperimentiamo durante la curva, quindi, è una forza apparente, fittizia, dovuta al fatto che ci stiamo trovando in un sistema di riferimento non inerziale. Se osservassimo la macchina dal di fuori, quindi in un sistema di riferimento inerziale, vedremmo la macchina curvare ed il corpo della persona che, per inerzia, continua a muoversi a velocità costante in linea retta. La macchina, allora, agisce sulla persona con una forza diretta verso il centro della curva, una forza questa volta centripeta, in maniera tale da far percorrere al corpo una traiettoria curva come quella della macchina stessa.

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Nei sistemi rotanti però si instaura un’altra forza fittizia, chiamata forza di Coriolis: l’effetto di questa forza è quello di far deviare verso destra il moto di un corpo, nel caso in cui il sistema di riferimento ruoti in senso antiorario. Consideriamo un piatto rotante in senso antiorario ed un corpo che si muove sopra di esso senza attriti. Se ci si trovasse esternamente al piatto, in un sistema di riferimento non ruotante e quindi inerziale, e lanciassi il corpo dal centro del piatto verso il bordo, lo vedrei percorrere una traiettoria rettilinea; se invece mi trovassi solidale al piatto rotante, quindi in un sistema non inerziale, vedrei l’oggetto deviare verso destra. Per l’osservatore solidale col piatto, l’effetto è quello di una forza che spinge verso destra il corpo, mentre l’osservatore inerziale attribuisce il fatto alla rotazione del sistema: il corpo, infatti, avvicinandosi al bordo del piatto, incontra zone a velocità via via più alta e quindi il corpo tenderebbe a “rimanere indietro” rispetto al piatto.

Anche la Terra, dal momento che ruota su se stessa, rappresenta un sistema di riferimento non inerziale, ma data la velocità angolare piuttosto bassa (360° in 24 ore), gli effetti non inerziali sono molto attenuati e in prima approssimazione possono essere trascurati. Per moti che si sviluppano su scale spaziali e temporali relativamente grandi, queste forze apparenti assumono invece un’importanza fondamentale; la forza centrifuga dovuta alla rotazione terrestre è responsabile, per esempio, del rigonfiamento della Terra all’equatore. Alla forza di Coriolis sono dovuti invece i moti curvilinei dei grossi sistemi atmosferici ed oceanici, la rotazione delle tempeste e le direzioni dei venti.

Una prova diretta dell’effetto Coriolis può essere realizzata con l’esperimento del pendolo di Focault che vedete nell’immagine: se si lasciaste oscillare un pendolo libero per molte ore, il piano in cui si sviluppano le oscillazioni rimarrebbe costante nello spazio, mentre la Terra gli ruoterebbe sotto.

Un osservatore solidale con la Terra  vedrebbe il piano di oscillazione ruotare lentamente, esattamente con la durata di un giorno ai poli, mentre con un tempo più lungo mano mano che ci si avvicinerebbe all’equatore, dove invece l’effetto scompare.

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Lo Staff di Medicina OnLine

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