Le forze apparenti

Le forze apparenti sono forze fittizie, che non corrispondono a una vera e propria azione fisica, ma che vengono introdotte per spiegare le deviazioni nelle accelerazioni dei corpi in taluni sistemi di riferimento. La scelta del sistema di riferimento assume in dinamica un'importanza rilevante; infatti, le leggi della dinamica non sono valide per tutti i sistemi di riferimento. In particolare, si dicono sistemi di riferimento inerziali quelli per cui valgono le leggi della dinamica, sistemi di riferimento non inerziali gli altri.

Sono sistemi di riferimento inerziali quelli in quiete e quelli che si muovono di moto rettilineo uniforme, mentre sono sistemi non inerziali tutti i sistemi accelerati. Se ci troviamo su un treno che si muove a velocità costante (un sistema di riferimento inerziale), gli oggetti che ci circondano appaiono fermi, mentre a un osservatore fermo su una banchina appaiono muoversi alla medesima velocità del treno. In entrambi i casi la situazione appare "normale". Se il treno frena bruscamente, qualche oggetto cadrà a terra, come se fosse spinto da una forza dovuta alla brusca accelerazione negativa del treno. Se la velocità è costante, l'accelerazione è nulla e di conseguenza in un sistema di riferimento inerziale un corpo è soggetto solo alle accelerazioni dovute alle forze impresse. Quando il sistema di riferimento è accelerato (il treno che frena), il corpo subirà l'effetto di una forza apparente, che non corrisponde a una reale azione fisica, ma solo al moto.

Un altro esempio è dato da un oggetto posto su una piattaforma girevole e libero di muoversi: se la piattaforma è in moto, l'oggetto tenderà a fuggire dalla piattaforma, per effetto dell'accelerazione centrifuga che si oppone all'accelerazione centripeta: la forza apparente che occorre introdurre, data dal principio fondamentale della dinamica, per giustificare tale comportamento, è detta forza centrifuga. Questa non corrisponde alla reazione centrifuga di un sistema vincolato, ma solo al moto relativo dell'oggetto.

Un terzo esempio di forza apparente è dato dalla forza di Coriolis − dal nome del francese G. de Coriolis (1792-1843) che la studiò − che deriva dall'accelerazione di un corpo in moto su un sistema di riferimento in moto rotatorio, come per esempio la Terra. Quando un corpo si muove sulla superficie terrestre con una sua velocità, la sua accelerazione comprende un termine in più rispetto a quello che avrebbe se viaggiasse su un sistema di riferimento fermo (o in moto rettilineo uniforme), che dipende dalla velocità del corpo stesso e dalla velocità di rotazione del sistema di riferimento (la Terra, in moto attorno al suo asse, con velocità angolare costante). Tale componente è detta accelerazione di Coriolis e le corrisponde, per il principio fondamentale della dinamica, una forza, detta di Coriolis. L'effetto della forza di Coriolis sulla Terra dipende dalla latitudine e tende a far deviare verso destra (nel nostro emisfero, verso sinistra nell'emisfero sud) un oggetto che si muove sulla sua superficie (v. fig. 5.4). L'effetto prodotto dall'accelerazione di Coriolis è particolarmente evidente nel moto delle grandi masse atmosferiche, e di conseguenza dei venti, e delle masse oceaniche.