Su un treno in movimento, la velocità di un proiettile è relativa. Emre Baser/Getty Images Questa è una buona domanda perché implica il concetto di quadri di riferimento . La risposta rapida è quella relativa a te, il proiettile viaggerà sempre alla stessa velocità. In altri quadri di riferimento, però, possono succedere cose inaspettate!
Potresti aver sentito parlare della prima legge di Newton:
"Ogni corpo permane nel suo stato di quiete o di moto uniforme in linea retta a meno che non sia costretto a mutare quello stato da forze impresse su di esso."
Potremmo riformulare un po' questo e dire che un corpo in movimento tende a rimanere in movimento e un corpo a riposo tende a rimanere a riposo a meno che non venga azionato da una forza esterna.
Immagina di essere su un treno perfettamente liscio, muovendosi a velocità uniforme (non accelerando o girando), in un'auto senza finestrini. Non avresti modo di sapere a che velocità stai andando (o se ti stessi muovendo). Se lanci una palla in aria, scenderà subito se il treno è fermo o sta andando 1, 000 miglia orarie. Dato che tu e la palla vi muovete già alla stessa velocità del treno, le uniche forze che agiscono sulla palla sono la mano e la gravità. Quindi la palla si comporta esattamente come se tu fossi in piedi a terra e non ti muovessi.
Quindi cosa significa questo per la nostra pistola? Se la pistola spara proiettili a 1, 000 miglia orarie, quindi il proiettile si allontanerà sempre dalla pistola a 1, 000 miglia orarie. Se vai davanti a un treno che si muove a 1, 000 mph e spara in avanti con la pistola, il proiettile si allontanerà da te e dal treno all'1, 000 miglia orarie, proprio come se il treno fosse fermo. Ma, rispetto al suolo, il proiettile viaggerà alle 2, 000 miglia orarie, la velocità del proiettile più la velocità del treno. Quindi se il proiettile colpisce qualcosa a terra, lo colpirà andando 2, 000 miglia orarie.
Se spari il proiettile dal retro del treno, il proiettile si starà ancora allontanando da te e dalla pistola a 1, 000 miglia orarie, ma ora la velocità del treno verrà sottratta dalla velocità del proiettile. Rispetto al suolo, il proiettile non si muoverà affatto, e cadrà dritto a terra.
Ciò che è vero per i proiettili, però, non è vero per altre cose che potresti "sparare" dalla parte anteriore del treno. Un grande esempio è onde sonore . Se accendi lo stereo in soggiorno, le onde sonore "spargono" dall'altoparlante alla velocità del suono - qualcosa come 700 mph. Le onde si propagano nell'aria a quella velocità fissa, e non possono andare più veloci. Quindi, se metti un altoparlante davanti all'1, treno a 000 miglia orarie, le onde sonore non partiranno dal treno all'1, 700 miglia orarie. Non possono andare più veloci della velocità del suono. Questo è il motivo per cui gli aerei che viaggiano più veloci della velocità del suono creano boom sonici.
