Vortici ed emisferi

Perché l'acqua scende negli scarichi nell'emisfero nord in senso orario e nell'emisfero sud in senso antiorario?
Andrea Ragazzi
22 settembre 2005
La riposta potrebbe essere semplice: perché la Terra è composta da due emisferi che ruotano attorno a un asse ovvero osserviamo i fenomeni da un sistema di riferimento in moto accelerato.

La questione della natura e del senso di rotazione dell'acqua negli scarichi è riportata in diversi testi di divulgazione scientifica (Jearl Walker - Il lunapark della fisica, Zanichelli pagg. 95 e 249; Andrea Frova - La fisica sotto il naso, BUR pag. 78) e nei manuali di fisica (Goodstein e altri, L'Universo meccanico, Zanichelli pag. 321).

Un efficace riassunto di quanto esposto nei diversi testi è riportato alla voce Forza di Coriolis da Wikipedia, l'enciclopedia libera http://it.wikipedia.org/wiki/Forza_di_Coriolis

Effetto sugli scarichi dei lavandini

È un'idea comune molto radicata che la forza di Coriolis determini il senso di rotazione dei vortici che si creano quando si stappa lo scarico di un lavandino. Nell'emisfero nord la rotazione è in un senso, mentre è opposta nell'emisfero sud. In alcuni paesi a cavallo dell'equatore viene a volte presentato ai turisti un esperimento che dimostrerebbe come spostandosi di pochi metri a nord o a sud della linea equatoriale cambierebbe il senso di rotazione di un vortice in una vaschetta.

Si tratta in realtà di una leggenda metropolitana L'effetto della forza di Coriolis su questi sistemi è infatti diversi ordini di grandezza inferiore rispetto a molti altri elementi, come la geometria della vasca e dello scarico, l'inclinazione del piano e soprattutto il movimento che aveva inizialmente l'acqua (il trucco propinato ai turisti all'equatore consiste nel muovere opportunamente ed impercettibilmente la vaschetta per indurre la rotazione nel senso voluto).

Ripetere più volte l'esperimento su un singolo lavandino può trarre in inganno, in quanto esiste un errore sistematico dovuto alla geometria specifica della vasca.

Se si prende una vasca piatta e circolare, con uno scarico piccolo e liscio, avendo cura di attendere che l'acqua sia perfettamente ferma e stappando con cura, è possibile osservare l'influenza della forza di Coriolis. Tuttavia, data la grandezza del fenomeno, bisognerebbe lasciare a riposo l'acqua per alcuni giorni, in una stanza sigillata e lontano dal passaggio di mezzi pesanti, perché le correnti d'aria barometriche, i moti vorticosi interni del liquido e le vibrazioni indotte da un camion hanno all'incirca la stessa magnitudine del fenomeno.

Occorre quindi distinguere due aspetti: la natura del fenomeno e la sua effettiva osservabilità. Come visto in precedenza quest'ultima dipende da diversi fattori legati alle condizioni sperimentali.

Per quanto riguarda invece la natura del fenomeno dal punto di vista teorico, si deve considerare l'azione della forza di Coriolis: una forza apparente che un osservatore solidale con un sistema di riferimento in rotazione deve immaginare per poter spiegare il moto di un corpo in movimento (nel sistema in rotazione). Un esempio di forza apparente è la forza centrifuga: se un'auto percorre una curva i passeggeri si sentono spinti verso l'esterno della curva. Non è una forza reale (non c'è nessuno che spinge verso l'esterno) ma è l'effetto dell'inerzia che porta il passeggero a continuare il moto in linea retta mentre l'auto percorre una traiettoria circolare. La forza di Coriolis è analoga alla forza centrifuga, ad esempio si può vedere lanciando un disco che si muove senza attrito su un piano rotante. Vista dall'esterno del disco la traiettoria è rettilinea, mentre un osservatore sul piano rotante vedrebbe una traiettoria circolare verso destra se la rotazione è antioraria. Tuttavia se il piano rotante fosse trasparente, un osservatore che si trovasse sulla faccia inferiore vedrebbe una deviazione verso sinistra.

La forza di Coriolis è diretta perpendicolarmente alla direzione della velocità e all'asse di rotazione di conseguenza due oggetti che si muovono nei due emisferi dal polo all'equatore saranno visti da un osservatore nell'emisfero nord con una deviazione verso destra, mentre l'osservatore nell'emisfero sud vedrà una deviazione verso sinistra.

Nel caso dell'acqua del lavandino, il moto causato dalla gravità verso lo scarico è quindi soggetto a due rotazioni di verso opposto a seconda dell'emisfero in cui ci troviamo. O come detto sopra, questo è possibile osservarlo in determinate condizioni.

Giorgio Häusermann Responsabile per la formazione pedagogica, Alta Scuola Pedagogica, Locarno, Svizzera

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