La velocità angolare di un aereo in volo

Può un oggetto in moto muoversi con una velocità angolare inferiore a quella della Terra? Nello specifico: un aereo che si muove verso est (rimanendo nell'atmosfera) può assumere una sua velocità propria che lo porta, dopo 24 ore, a trovarsi a una longitudine più a ovest di quella da cui è partito? Così facendo si farebbe "scorrere la Terra sotto". Ma non è vincolato al pianeta dalla gravità e la sua velocità si dovrebbe comunque sommare a quella della Terra?

Nicola Precchia
27 dicembre 2004
Immagina di poter volare nello spazio liberamente e di osservare la rotazione della terra da un punto situato sulla verticale del Polo Nord. Considera ora un oggetto "immobile", come la Cupola di San Pietro ad esempio, e immagina di seguirlo con lo sguardo per una giornata completa dal tuo punto di osservazione privilegiato. Concluderai che la Cupola di San Pietro si è mossa lungo una traiettoria circolare, con una velocità angolare pari a 360 gradi per giorno.
Considerando ora un oggetto che si muove con velocità tangenziale costante lungo un parallelo, come l'aereoplano di cui parli, osserverai che impiegherà un tempo leggermente superiore o leggermente inferiore a un giorno per percorrere una completa traiettoria circolare (a seconda che si muova verso ovest o verso est, rispettivamente). Ne concluderai quindi correttamente che la sua velocità angolare è diversa da quella della Terra, nel tuo sistema di riferimento.

Infatti i moti circolari possono comporsi tra di loro esattamente come i moti rettilinei, e le velocità angolari sommarsi come le velocità lineari. Un modo semplice per correre "più veloci di una locomotiva" è infatti quello di camminare tranquillamente dentro un vagone nella direzione di marcia del treno!
La percezione effettiva della velocità dipenderà dal sistema di riferimento considerato. La cupola di San Pietro è immobile quando osservata comodamente da una panchina in Roma, ma si muove di moto circolare uniforme se osservata da un punto sulla verticale del Polo Nord. Dalla banchina di una stazione puoi vedere un treno muoversi verso est, ma dal treno vedrai la stazione stessa muoversi verso ovest.
Queste considerazioni sono semplici ma non banali, in quanto costituiscono l'essenza del cosiddetto principio di relatività galileiana, uno dei capisaldi della fisica classica. Un ulteriore approfondimento di questo principio porterà alla teoria della relatività di Einstein, ma questa è un'altra storia...

Demian Battaglia Laboratorio di Neurofisica e Fisiologia, Università Renè Descartes, Parigi
Keywords: meccanica

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