Ecco che la rotazione terrestre colpisce ancora. Questa volta, invece del classico gorgo d’acqua che nel lavandino si avvita ora verso destra ora verso sinistra, è la volta di una biglia che precipita dentro un imbuto.

Anche in questo caso i fattori in gioco sono gli stessi: la legge di Ferrel e la forza di Coriolis, ai quali occorre però aggiungerne  altri. In genere, nei testi di geografia, quando di parla degli effetti della rotazione terrestre si portano come esempio le deviazioni che subiscono le correnti marine e i venti, vale a dire dei corpi fluidi che sostanzialmente sono “liberi di muoversi”, cioè non appaiono particolarmente vincolati alla superficie terrestre. L’esempio riguarda anche gli aeromobili, che però si muovono anch’essi all’interno di un mezzo fluido. In una precedente risposta avevamo ricordato anche il caso dei corsi d’acqua che, in seguito alla deviazione che subiscono, sono portati ad erodere una delle due sponde tra le quali si trovano a scorrere.

Il caso della biglia che scende in un imbuto ci porta a riflettere sulle effettive condizioni in cui si svolge questo movimento. Innanzitutto la superficie di scorrimento è assimilabile a quella di un piano inclinato, mentre la biglia è un corpo solido con un certo peso e una propria superficie che si suppone priva di  particolari scabrosità. Essa risulta soggetta essenzialmente a due forze: una forza peso (mg) diretta verticalmente verso il basso e che può scindersi in due componenti, di cui una (che chiameremo “accelerazione parallela”, p = mg.senα) è diretta parallelamente al piano inclinato costituito dalla superficie interna dell’imbuto e l’altra è perpendicolare a quest’ultima.

Questa componente dà luogo a una forza di attrito che si oppone al moto della biglia, sia per quanto riguarda la discesa lungo la parete dell’imbuto, sia per quanto riguarda movimenti trasversali.

Questa forza di attrito dipende dalla pendenza e diminuisce con l’aumentare della stessa. Pur essendo una forza di attrito volvente (quindi molto inferiore alle forze di attrito di strisciamento), è tuttavia maggiore della forza di deriva dovuta alla rotazione terrestre.

A questo punto occorre anche prendere in considerazione le dimensioni dell’imbuto che, normalmente, sono piuttosto modeste, dell’ordine di qualche decina di cm. Inoltre l’inclinazione della sua superficie laterale potrebbe oscillare tra i 40° e i 50°. In tali condizioni l’attrito nei riguardi della biglia risulterà estremamente ridotto a tutto vantaggio della accelerazione parallela (il cui valore, con l’aumentare dell’inclinazione, tenderà ad avvicinarsi a quello di mg). Ne deriva che la traiettoria che assumerà la biglia, proprio per la modesta lunghezza della parete laterale dell’imbuto e per via del suo stesso peso, risulterà praticamente diretta verso il cannello centrale senza una sensibile deviazione. Perché questa sia effettivamente avvertibile, le dimensioni dell’imbuto dovrebbero essere piuttosto considerevoli e tali comunque da consentire alla forza di Coriolis (che, come sappiamo, è legata alla velocità angolare di rotazione della Terra nonché alla latitudine) di poter imprimere alla biglia una apprezzabile deviazione. L’acqua che scende nel lavandino invece, per via del suo stato fluido, presenta un attrito molto ridotto e quindi consente alla forza di Coriolis di manifestare a pieno il suo effetto.

Questa risposta è stata scritta in collaborazione con Paolo Mascheretti dell'Università di Pavia.