Domanda (semplice) di balistica

[raf2000]

Ciao a tutti,

avrei una domanda di balistica… anzi 2 casi

Come caso iniziale considero uno spazio vuoto (no aria). Immagino di far cadere da una certa altezza un oggetto che ruota rapidamente su un suo asse di simmetria (tipo un cilindro lasciato cadere inclinato). Vorrei sapere se l’oggetto ci mette più tempo ad arrivare a terra rispetto allo stesso oggetto non in rotazione. Fondamentalmente mi chiedo se la rotazione e l’azione di gravità insieme generano una forza sull’oggetto che ha una componente verticale che contrasta la forza di gravità. Io credo di no. Il principio di conservazione del momento angolare dice che per esserci una reazione deve essere applicato un momento esterno al sistema. E in questo caso la forza di gravità non applica nessun momento (dato che si immagina applicata al baricentro dell’oggetto).

In un secondo caso, immagino un proiettile che viaggia secondo una traiettoria balistica (senza propulsione propria, proiettile sparato con una certa inclinazione, non in verticale), in rapida rotazione sul suo asse di simmetria e questa volta con la presenza dell’aria.

Capisco che l’aria frena per resistenza la perdita di quota e che quindi il proiettile tocca terra in un tempo maggiore rispetto al caso nel vuoto.

Vista la rapida rotazione poi il proiettile porrà resistenza al cambiamento dell’orientamento del suo asse di rotazione visto il principio di conservazione del momento angolare.

Vorrei però sapere se l’azione dell’aria genera un momento esterno non nullo sul sistema e se quindi si genera una forza sul proiettile che ha una componente verticale che contrasta ulteriormente la forza di gravità.

Fondamentalmente mi chiedo se le ragioni per imprimere una rotazione ad un proiettile siano solo quelle di diminuire la resistenza dell’aria (dato che evita di “rotolare” su se stesso incontrollatamente) e di farlo atterrare “di punta” o quasi, oppure se la sua rapida rotazione contribuisce anche a far sorgere una forza che sostiene il suo volo (esattamente come accade ad un giroscopio in rotazione orizzontalmente e appoggiato ad una sola estremità).

Se non ho spiegato bene i quesiti, scusate e provo a riformulare.

Grazie.

raf

[Semplice 1]

Ciao  raf2000

 

Ti dico qualcosa slegato da formule ma collegato a una certa logica (pur sapendo che in certi casi la logica porta a conclusioni ingannevoli......).

 

Magari qualcuno ti ha parlato, molto teoricamente, di queste cose e le mie osservazioni saranno troppo banali.

 

Tanto per dire che ho visto, qualche volta, una spiegazione (basata sulla teoria della relatività) che dimostra come un orologio posto sulla cima di una montagna conteggia il tempo più lentamente (o velocemente, ora non ricordo) rispetto all'identico orologio posto al livello del mare.

 

Primo caso

Caduta libera per gravità terrestre (in assenza d'aria) di un oggetto (cilindro) dotato di movimento rotatorio...........

 

A me sembra che se, per esempio, tu prendi un giroscopio messo in fortissima rotazione, e provi a lasciarlo cadere orientato in qualsiasi modo si voglia, questo cadrà sempre con la stessa accelerazione generata dalla forza di gravità.

Il tempo di caduta, a parità di altezza di caduta, sarà sempre lo stesso (stando alla fisica di Galileo).

 

Secondo caso

Il movimento rotatorio  impresso ai proiettili........

 

Il giroscopio al quale ti riferisci sta in equilibrio e mantiene la posizione che gli viene data solo se non intervengono forze esterne che vanno ad influenzare il detto equilibrio (anche un alito di vento trasversale che impatti con un angolo minimo sul corpo del giroscopio).

 

Comunque il giroscopio non si sostiene certamente  da solo se tu gli togli il punto di appoggio che non può non avere sotto alla  classica sferetta di vertice.

 

Potresti fare una prova appoggiando, nella posizione che preferisci, il tuo giroscopio sul piatto di una bilancia di quelle digitali da cucina di solito molto precise. Potrai vedere che il peso del giroscopio sia da avviato che da fermo non cambia.

Prova a spostarlo spingendolo fuori dal piatto bilancia e farlo cadere su un cuscino.......bello morbido e panciuto.....

 

Di certo il movimento rotatorio permette al proiettile (come fosse lui stesso un giroscopio) di mantenere l'assetto di volo più favorevole (come al momento dell'uscita dalla canna di sparo) per penetrare l'aria subendo da questa il minor effetto frenante possibile tenuto conto della forma più o meno affusolata del proiettile stesso.

 

Il mantenimento del migliore assetto possibile, rispetto alla linea di traiettoria, permette per ciò stesso di ottenere la massima gittata possibile, di rendere estremamente ripetibile la portata di identici proiettili sparati in successione e inoltre limita moltissimo anche la deviazione laterale dalla traiettoria.

 

In pratica una forte rotazione impressa al proiettile permette di restringere il diametro di "rosata".

Per diametro di rosata (o di dispersione) si intende il diametro del cerchio minimo entro il quale sono contenuti tutti i colpi sparati (naturalmente si tratta di un numero di colpi predefinito : es. 10 - 20 -30 colpi).

 

Una singolarità alla quale nessuno normalmente pensa : un proiettile classico, qualora parato piuttosto in  verticale , quando finisce di salire, ritorna verso terra cadendo con la culatta rivolta in basso.

Per questo motivo le bombe di mortaio e quelle a caduta libera lanciate degli aerei hanno le classiche alette applicate alla culatta che le fanno cadere di punta come si deve.

[Angelo90000]

Guarda il rugby, il pallone... 

Nel vuoto cadono uguali.

In aria, se non ruotasse, per eff della forza di attrito e delle forze e pressioni dovute alle turbolenze aria sarebbe sballottato intorno alla sua traiettoria teorica. 

Rotazione serve per mantenere assetto di volo e giusta penetrazione in aria. Di punta.

Forze esterne.. dato che discende in ultima parte traiettoria,  da un lato è leggermente maggiore la forza di attrito radente con aria, nella parte anteriore sopratutto. Nel pallone da rugby è più evidente. Proiettile, poco influenzato. Parola di ingegnere.