La velocità di rotazione della Terra

Quale dovrebbe essere la velocità di rotazione della Terra affinché la forza centrifuga risulti uguale alla forza di gravità?
Pierpaolo Gubertini
8 febbraio 2002
L' espressione della accelerazione centrifuga è

dove w è la velocità angolare di rotazione (il numero di rotazioni per unità di tempo) e r il raggio della circonferenza di rotazione. È chiaro che la circonferenza di rotazione dipende dalla latitudine a cui uno si trova: all'equatore è pari all' intera circonferenza terrestre (circa 40 000 km) e scende avvicinandosi ai poli (trovandosi esattamente ai poli si gira su se stessi, ossia su una circonferenza di raggio zero).
Usando un po' di trigonometria si trova facilmente che

dove R è il raggio terrestre e theta la latitudine.

Un altro fattore da tenere in conto è che l'accelerazione centrifuga è sempre diretta perpendicolarmente all'asse di rotazione (in questo caso quello terrestre), mentre l'accelerazione di gravità è radiale (diretta verso il centro della Terra). L'accelerazione centrifuga va quindi scomposta nella sua componente tangenziale at = a  sin(theta) (che tende a spostarti verso l'equatore) e radiale ar = a cos(theta) (che tende a staccarti dal suolo).
Ora, per rispondere alla tua domanda, bisogna semplicemente bilanciare l'accelerazione di gravità con la componente radiale dell'accelerazione centrifuga, l'equazione risultante è:

che può essere risolta una volta assegnata la latitudine.
Se supponiamo di essere all'equatore (theta = 0) otteniamo:

g in unità mks vale circa 9,8 m/s2 e il raggio della Terra è R = 6,288 · 106 m, quindi troviamo:

ossia la Terra dovrebbe fare un giro in circa 1 ora e 23 minuti che sarebbe la durata del giorno. Se invece uno vuole bilanciare le due accelerazioni a una latitudine di 30 gradi, la velocità di rotazione dovrebbe essere:

e il giorno durerebbe 1 ora e 3 minuti.
Se si riuscisse ad accelerare la Terra a tale velocità, buona parte degli uomini finirebbe nello spazio, ricollegandoci così alla tua altra domanda su cosa succede ad un uomo nello spazio privo di tuta spaziale!

Fabio Musso Settore di Fisica matematica, SISSA Trieste

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