Ok ragazzi, qui dovete avere pazienza…
Leggevo in questi giorni i vari articoli su Juno e ho letto che sarà l’oggetto più veloce “lanciato” dall’uomo…e mi sembra di aver capito che questa velocità sia calcolata usando il Sole come riferimento.
E fin qui va tutto bene:
la velocità degli oggetti che viaggiano nel sistema solare la calcolo usando il sole come riferimento
la velocità degli oggetti che viaggiano in prossimità/in orbita di un pianeta la calcolo usando quel pianeta come riferimento
…è corretto?
Se è corretto (e non è detto che lo sia ) questo significa che la ISS in realtà, se misurata usando il Sole come riferimento, non si muove a 27.000 e rotti km/h, ma molto più velocemente, visto che segue la Terra nel moto di rivoluzione
O non ho capito niente?
E poi mi chiedo: una Voyager esce dal sistema solare e si allontana. La sua velocità come la calcolo? Posso ancora usare la nostra Stella, ok, ma in realtà intanto anche il Sole si sta spostando all’interno dell galassia, insieme a tutto il sistema solare. E la galassia si sta spostando rispetto alle altre galassie…
…ok mi sto impantanando Sono un po’ confuso dalla mancanza di un sistema di riferimento assoluto, mi rendo conto che i miei dubbi possono sembrare stupidi a persone che magari si occupano per lavoro di questi problemi, ma credetemi non mi è facile capire bene come funzionino le cose: in un sistema chiuso e ristretto (Terra-Luna, per dire) è semplice calcolare le velocità relative, ma su scale più grandi…io mi perdo proprio
premetto che parlare di velocita’ quando si parla di meccanica orbitale e’ molto pericoloso proprio perche’ e’ necessario specificare il sistema di riferimento, e puo’ comunque generare confusione.
per esempio: le sonde Helios al perielio avevano una velocita’ rispetto al Sole di oltre 70 km/s. veloce? eppure i Voyager si muovono piu’ lentamente ma su orbite iperboliche rispetto al Sole, cioe’ a differenza delle Helios hanno superato la velocita’ di fuga dal Sole…
quello che conta realmente nella meccanica orbitale e’ l’energia totale posseduta dall’oggetto, e quella dei Voyager, in questo caso, e’ ben superiore a quella delle sonde Helios.
detto questo, la velocita’ della ISS rispetto alla terra e’ attorno agli 8 km/s, ma se si prende come riferimento il Sole la sua velocita’ media e’ attorno ai 29.8 km/s, cioe’ e’ la stessa della Terra, e di qualsiasi oggetto che si trovi su di essa.
per quento riguarda Juno, non ho ben capito di dove nasca questa storia di oggetto piu’ veloce lanciato dall’uomo. di sicuro non si tratta di velocita’ rispetto al Sole, visto che in realta’ e’ di poco superiore a quella terrestre e ben inferiore a quella di fuga dal sistema solare.
quanto segue e’ un calcolo molto “spannometrico”: spulciando qualche documento trovo che la sua energia caratteristica al lancio (http://en.wikipedia.org/wiki/Characteristic_energy) e’ di 31.1 km2/s2. in soldoni, questo e’ il quadrato della velocita’ che essa ha rispetto alla Terra quando si trova abbastanza lontana da essa (in teoria a distanza infinita, in pratica nel momento in cui esce dalla sua sfera di attrazione gravitazionale). dunque questa velocita’ e’ radice(31.1) = 5.6 km/s. Juno e’ stata lanciata verso il sistema solare esterno, quindi la sua velocita’ rispetto al Sole si trova sommando la velocita’ della Terra a questa velocita’. in sostanza quindi la velocita’ al lancio di Juno rispetto al Sole e’ di “appena” 35.4 km/s. ben inferiore a 70 km/s.
d’altro canto, una volta inserita in orbita attorno a Giove, Juno sara’ su un’orbita altamente ellittica la cui velocita’ rispetto al pianeta al momento del massimo avvicinamento sara’ attorno ai 60-70 km/s, per cui ritengo che il valore citato sia questo. pero’ mi sembra un discorso un po’ discutibile, perche’ in meccanica celeste basta prendere un sistema di riferimento “comodo” per trovare un valore superiore…
questa secondo me dovrebbe essere una classifica piu’ sensata:
oggetto piu’ veloce rispetto al Sole (che e’ un sistema di riferimento “sensato” per tutto il sistema solare): Helios 2, circa 70 km/s
oggetto con piu’ energia totale: Voyager 1 (che pero’ ha “succhiato” buona parte di questa energia a Giove e Saturno)
oggetto con piu’ energia totale al momento del lancio: New Horizon (la sonda e’ l’unico oggetto che aveva energia sufficiente, anche se di poco, per raggiungere la velocita’ di fuga dal sistema solare gia’ dal momento del lancio)
spero di essere stato abbastanza chiaro. e spero di non aver scritto castronerie che sono passati 15 anni da quando ho studiato meccanica celeste…
Visto che si parla di astrodinamica e di Juno colgo l’occasione per un’altra domanda. Perché la sonda impiegherà tanto tempo per raggiungere Giove? Ha qualcosa a che fare con la necessità di inserirla in orbita polare?
Non vorrei dire castronerie, ma dovrebbe essere per via del fatto che la sonda inizia effettivamente il viaggio verso Giove solo nel 2013. Da oggi fino al 2013 la si fa vagare nelle vicinanze della Terra in attesa che il pianeta e la sonda siano in posizioni reciproche per un gravity assist per darle la velocità necessaria a raggiungere Giove senza l’utilizzo di carburante. Anche la sonda Galileo fece dei flyby con Venere e la Terra e impiegò 6 anni per raggiungere Giove.
ma perchè non si fa direttamente riferimento allo spazio percorso, secondo il metodo “classico”?
100 km, sono 100km, sia se il sole va verso destra sia se va verso sinistra o su o giu, sia se la galassia ruota o sta ferma.
non è più logico stabilire la velocità di un oggetto indicando appunto la velocità rispetto uno spazio fisso in un piano cartesiano tridimensionale “convenzionale” indicandone ovviamente anche il vettore?
possibile che non esiste un punto “0” a cui fare riferimento ( non parlo di punti di riferimento reali, ma convenzionali come lo è ad esempio greenwich per il tempo )
Unknow, no, non c’è. Tempo, spazio e movimento sono relativi all’osservatore, e questo l’ha scoperto Galileo. Se giochi a ping-pong su un treno in moto, la pallina percorre due metri o 20 metri durante un rimbalzo? Dipende dal sistema di riferimento, per i giocatori ha fatto due metri, per chi guarda da terra magari 20. E non c’è un sistema di riferimento assoluto.
Anche l’idea di Greenwich è illusoria: il tempo, oramai da moooolti anni, è scandito da orologi atomici, e poi il tempo dei nostri orologi viene mandato avanti di un secondo di tanto in tanto per compensare la differenza fra tempo atomico e rotazione terrestre. L’uomo comune nemmeno se ne accorge, ma se non tenessimo conto di questi problemi e delle raffinate considerazioni introdotte dalla relatività einsteniana molte cose non funzionerebbero (ad esempio, il ricevitore GPS del tuo navigatore).
Per te 100 km son 100 km perchè vivi su una superficie bidimensionale, e usi tale superficie come riferimento. Ma non è più così se guardi la cosa da fuori della Terra, da fuori del sistema solare, o dalla galassia.
Intanto ringrazio Paolo per la risposta chiarissima e super-esaustiva
Riguardo i riferimenti “fissi”, mi viene da dire: uno c’è! La velocità della luce non è forse una costante?
Non esiste modo di “confrontare” la velocità di un oggetto con la velocità della luce?
In questo caso non importerebbe lo spostamento del sistema di riferimento, perchè potremmo confrontare la velocità del nostro oggetto con una velocità “assoluta”…o sto sbagliando qualcosa?
Eh, sì - la velocità della luce nel vuoto è sempre la medesima, circa 300.000 km/s, in ogni luogo.
Al massimo puoi misurare la frequenza apparente (ricevuta) di un segnale che è stato generato con frequenza nota, e misurando lo spostamento doppler capisci la velocità di relativa; ma è sempre, appunto, relativa al sistema di riferimento dei due oggetti. Oppure misuri il tempo di volo di un segnale, e ancora ottieni una distanza, ma sempre nelle tue coordinate.
Dovresti studiare qualcosa di relatività generale e speciale, e ci sono infinite opere divulgative. La prima che mi è venuta in mano scorrendo la biblioteca è di John Wheeler, Gravità e spazio-tempo, ed. Zanichelli, 1993. Almeno Wheeler è uno che le cose le sa e spiega piuttosto bene.
hai perfettamente ragione, non ci avevo pensato
grazie mille per il libro consigliato, in effetti ci sono molti macro-argomenti su cui vorrei documentarmi un po’ meglio, è che il tempo non basta mai ahimè
La velocità della luce è proprio quella più incasinata da usare con sistemi di riferimento in moto relativo… mi spiego: la velocità della luce è costante, e non dipende dalla velocità dell’oggetto da cui il raggio di luce è stato lanciato… Se la velocità di Juno fosse VJ, e se Juno emettesse un raggio di luce (poniamo in direzione e verso di VJ), quel raggio di luce si muoverà rispetto a Juno a una velocità pari a C, e si muoverà rispetto a noi e alla terra sempre con velcocità pari a C (e non pari a C+VJ)
Secondo me quando dicono l’oggetto più veloce fanno confusione. Probabilmente Juno sarà l’oggetto lanciato dalla Terra con un DeltaV maggiore, e si fa confusione perchè in astrodinamica il DeltaV viene usato come misura di energia…
…ma se invece il raggio parte in direzione opposta (in verso opposto, meglio), la sua velocità sarà ancora c? Perchè ciò si verifichi, considerando che devo sottrarre la velocità VJ, il raggio non dovrebbe andare più veloce di c?
Ebbene no… la velocità della luce è una costante… è sempre C, indipendentemente da in che direzione spari il raggio e da quale sistema di riferimento la guardi…
da wiki: Contrariamente alla normale intuizione, indipendentemente dalla velocità a cui un osservatore si muove relativamente a un altro, entrambi misureranno la velocità di un raggio di luce con lo stesso valore costante, la velocità della luce.
Leggendo sempre da wiki: A velocità prossime a quella della luce, invece, diventa evidente dai risultati sperimentali che la regola additiva non è più valida. Due astronavi, ognuna viaggiante al 90% della velocità della luce relativamente a un osservatore posto tra di esse, non si percepiscono l’un l’altra come in avvicinamento al 180% della velocità della luce. La velocità apparente è leggermente inferiore al 100% della velocità della luce.
io certe cose ho rinunciato a capirle… siccome mi dicono che sono così le accetto e basta…
è un fatto naturale che ogniqualvolta si abbia a che fare con velocità pari o prossime a quelle della luce, il tempo non è più una variabile assoluta ed indipendente dal sistema di riferimento adottato
tali concetti spesso non sono facilmente intuibili per il semplice motivo che
non appartengono alla quotidianità umana inoltre gli organi di senso umani
si sono evoluti per così dire sulla base della fisica di newton, ma ciò
non toglie che questi fenomeni sono presenti anche sulla Terra ma in misura
del tutto impercettibile per i rudimentali 5 sensi umani.
La velocità della luce è una “velocità assoluta”. Immutabile ed indipendente dalla velocità del mezzo che l’ha generata. L’unico effetto indotto dal moto del mezzo è l’effetto Doppler. quello che sfugge alla maggioranza delle persone è che la “relatività” non è solo un gioco per farsi s… mentali, ma nasce da formule matematiche. Se non si capisce questo, si brancolerà sempre nel mondo dei secondo mè.
Nella mia attività divulgativa ho sempre trovato persone che si facevano dei grandi giri mentali per inventare scorciatoie, fonti di energia alternative, ecc., ecc., il tutto sempre basandosi sugli esempi classici, come quello dell’espansione dell’universo visto come un palloncino. A quel punto dovevo intervenire facendo notare che nella realtà, le nostre conoscenze sono il frutto di lunghi e complessi calcoli matematici che come risultato davano “quello” e che la natura o gli esperimenti di laboratorio confermavano. Se loro avevano dei modelli alternativi, dovevano sviluppare conseguentemente anche una parte matematica che li regolava. I signori, allora, visto che di matematica non ne capiscono un’acca, battono in ritirata.
Già il mondo non è semplice, se poi chi dà informazioni le incasina ulteriormente… io so che Juno deve fare due gravity assist con la Terra per accumulare velocità/energia. Forse s’intendeva che nessuna sonda prima di questa ha sfruttato tale sistema per volare così… in alto (mi piace vedere il sistema solare come un percorso in salita a partire dal Sole).
non confondiamo la relatività galileana valida per corpi con velocità molto inferiori a quella
della luce con quella di Einstein doverosamente da applicare alle velocità prossime o
molto vicine alla luce.
prova a riempire con 2 litri d’ acqua una bottiglia che ne contiene al massimo uno,
un litro riempe la bottiglia e l’ altro vi fuoriesce.
conclusione potrai tentare di immettere quanti litri d’ acqua tu voglia in quella bottiglia
ma ne conterrà sempre uno.
paragona la bottiglia da un litro alla velocità della luce.
costante una, costante l’ altra.
grazie a blitzed per aver esposto chiaramente un mio dubbio che non avrei mai saputo peorre, greazie a tutti gli utenti che hanno esplicitato bene questo argomento.
) questo significa che la ISS in realtà, se misurata usando il Sole come riferimento, non si muove a 27.000 e rotti km/h, ma molto più velocemente, visto che segue la Terra nel moto di rivoluzione
Sono un po’ confuso dalla mancanza di un sistema di riferimento assoluto, mi rendo conto che i miei dubbi possono sembrare stupidi a persone che magari si occupano per lavoro di questi problemi, ma credetemi non mi è facile capire bene come funzionino le cose: in un sistema chiuso e ristretto (Terra-Luna, per dire) è semplice calcolare le velocità relative, ma su scale più grandi…io mi perdo proprio
- la velocità della luce nel vuoto è sempre la medesima, circa 300.000 km/s, in ogni luogo.
