Il mistero delle palline

cicloide2

di  Guglielmo M.

Qualche anno fa è apparso sul blog  Energeticambiente , specializzato in energie alternative e innovazioni tecnologiche  un thread che ha suscitato un certo interesse tra gli esperti appassionati e i troll che lo  frequentavano. Il thread descriveva e mostrava un esperimento realizzato con delle palline che nel loro moto non rispettavano le regole classiche della meccanica e della fisica. Nel blog si sono susseguiti i tentativi di spiegazione, che in definitiva sono risultati  poco convincenti e così come spesso accade nei Forum quando gli esperti non riescono a risolvere una cosa, per  frustrazione passano alla fase di derisione e banalizzazione della tesi  proposta.
Noi restiamo dell’idea che quell’esperimento meriti più attenzione, perché le conseguenze non sono banali. Ma forse i tempi non sono ancora maturi per queste novità scientifiche.

Il promotore del thread ha usato questo  esperimento per  stuzzicare la curiosità dei lettori e per  introdurre dei concetti innovativi parte di un ragionamento ben più vasto. In sintesi  egli dice:

 La velocità ha effetti concreti non solo quando è prossima a quella della luce ma per ogni suo valore anche se minimo. Nella vita ordinaria le “piccole velocità” sono straordinariamente più importanti e con effetto concreto di quanto riportato dalla teoria di Einstein”.  

Esperimento Classico 

L’esperimento è una variante di un effetto fisico noto ma non ancora spiegato. L’esperimento rallentato (tradizionale) era stato eseguito da ricercatori tedeschi e pubblichiamo qui di seguito la versione originale:

In definitiva l’esperimento mostra che la pallina che fa il percorso più lungo arriva prima. In questo sito tedesco ” Das Kugelexperiment ” si possono trovare maggiori informazioni e un foglio di calcolo con alcuni elementi dimensionali.

Analisi dell’esperimento 

Durante l’esperimento si sono lasciate cadere due palline su due rotaie poste affiancate. Naturalmente si tratta di rotaie omogenee  fatte dello stesso materiale, la sola differenza è il tragitto  in quanto una è rettilinea e l’altra presenta  un’avvallamento e quindi è un percorso più lungo.   Senza nessun motivo apparente  la pallina che deve  percorrere il tragitto più lungo, nell’uscita dall’avvallamento sembra subire una spinta, tanto da guadagnare una certa distanza rispetto all’altra. Qui di seguito si può vedere  la sequenza  dei fotogrammi relativi dall’ingresso all’uscita uscita dall’avvallamento

.
PallinaFotogrammiLista

Per completezza aggiungiamo qui di seguito  una analisi dei dati :

Dati

dai quali abbiamo ricavato il seguente grafico

Grafico

Poichè i fotogrammi ricavati dal film contengono un errore di prospettiva e quindi una deformazione, abbiamo  corretto il calcolo con una curva di aggiustamento.

PallinaFotogrammiDistorsione

Analisi del grafico

1) Le immagini fotografiche presentano una deformazione e per compensare tale errore e fare una valutazione più precisa è stata introdotta una funzione di aggiustamento.
2) La curva percorsa dalla pallina inizia dal punto 1 e finisce al punto 13, il suo centro è identificabile con un rombo in colore scuro. Nel grafico il suo colore è azzurro
3) Le distanze percorse dalle palline sono state rilevate usando un tool di selezione grafica per cui sono molto precise ed espresse in pixel.
4) La pallina che in seguito sarà denominata “A” e quella che percorre la pista diritta, “B” l’altra pallina.

Expertise, valutazione del grafico
La curva Diff rappresenta l’informazione più importante per la valutazione.
La curva mostra la differenza fra il percorso di una pallina rispetto all’altra ed è una sottrazione fra le curve A e B.

Questa curva presenta delle anomalie molto evidenti per i seguenti tratti:

1-8 Non appare come una curva di un corpo in accelerazione in un campo gravitazionale ma sembra una retta.
Questo fatto fa pensare che avvenga un accumolo di energia similmente ad un volano.

9 é il punto di flesso

10-14 Ancora una retta che non dovrebbe esserci considerando che è sottoposta a decelerazione,  Decelerazione che non può essere lineare.

Conclusioni
La pallina accelera per i tratti 1-9 quindi anche per il tratto in salita.
Si deve considerare inoltre che la comparazione di posizione non indica la velocità istantanea, velocità che quindi è certamente maggiore di quella mostrata dal grafico.
Il tratto della curva può essere valutato come più lungo di circa 25 mm
La pallina B esce dalla curva indiscutibilmente con una velocità maggiore della pallina A almeno per il tratto che è considerato in questa analisi.


INTRODUZIONE AL CONCETTO DI GRADIENTI TEMPORALI

L’autore  per spiegare l’anomalo comportamento delle palline,  prende  in considerazione  il caso particolare che si verifica quando in un corpo coesistono contemporaneamente velocità diverse.

Si immagini per esempio  un  disco che ruota sul suo asse centrale; la parte periferica del disco si muove ovviamente a velocità maggiore della zona vicina all’asse centrale.
Il disco presenterà varie  velocità  distribuite con un valore che  incrementerà mano a mano che ci si allontana dalla zona del perno e si va verso la periferia; le varie velocità possono  essere rappresentate con un “Gradiente”.

In generale tutti i corpi in rotazione, e quindi anche le palline dell’esperimento,  presentano contemporaneamente diverse velocità. L’autore sostiene   che “ogni velocità corrisponde ad uno specifico tempo”  e per  questo  ha nominato la sua idea  “Teoria del Gradiente Temporale”.

Secondo questo concetto due oggetti che si muovono a velocità diverse hanno in realtà tempi propri diversi e anche la materia che costituisce gli oggetti stessi  è disposta nelle dimensioni spaziali che gli sono proprie.
L’autore introduce il concetto di “ibrido temporale” per indicare un oggetto che contiene tempi differenti.

Un esempio pratico di Gradiente temporale è una trottola che sta girando, essa ha in  se contemporaneamente molti tempi. Secondo l’autore essa  “non cade perché non saprebbe in quale tempo cadere”.

trottola

Un altro classico esempio è la ruota che egli descrive cosi’:

La ruota può essere immaginata come costituita da due parti, il suo perno centrale sul quale grava il peso, ad esempio un carretto, e la sua parte periferica  che è in contatto con il terreno.  Com’è facile dedurre il perno e il cerchione ruotano a velocità diverse e di conseguenza avviene che le due parti hanno tempi propri e tempi locali diversi .

Prendiamo il  caso di  una ruota che sostiene il peso di  un carriola, quando il mezzo è in movimento,  il peso della carriola  grava sul perno  che ha una velocità e quindi un tempo diverso da quello del  cerchione che subisce la spinta per la movimentazione.
Il risultato sarà che la carriola non ha più alcun peso nel tempo di chi spinge e quindi il peso può essere mosso senza sforzo.

Ma il peso della carriola è realmente diminuito? .

cariola
La risposta è no! Ciò che è cambiato è solo il modo con il quale è distribuito il peso infatti il peso a causa del moto rotatorio si è spostato e preme semplicemente in un altro tempo
“.

L’esperimento delle palline è  un altro modo per dimostrare un tipo di fenomeno provocato delle diverse velocità degli ibridi temporali.

Le due palline dell’esperimento percorrono due tratti di diversa lunghezza, ma arriva prima quella che fa il percorso più lungo.

In pratica noi vediamo e misuriamo la posizione spaziale  delle palline in funzione della loro velocità.

Attenzione  però  l’effetto non è solo visivo! La pallina più veloce conserva anche l’energia che poi potrà scaricare solo rallentando o con un impatto.
Osservando con attenzione il  filmato si potrà notare come  la pallina che arriva prima  cozza con la barriera finale spostando tutta l’impalcatura, mentre la seconda pallina arriva più dolcemente.

NewGIF.gif

Replica dell’esperimento con variante

Come abbiamo detto una sfera rotante è un caso molto comune di Ibrido temporale. In questa seconda sperimentazione sono state impiegate  due sfere.
Si sottolinea che se non fosse stata utilizzata una seconda sfera come parametro di riferimento e comparazione visiva, l’esperimento misurato con la strumentazione ordinaria non avrebbe fornito alcuna indicazione sulla sua stranezza

Dati palline
Diametro millimetri = 25,4
Peso grammi = 67,385

Descrizione dello strumento
Sono posti due binari (A e B)  affiancati con origine e arrivo alla stessa altezza dal suolo
Il binari “A” e “B” all’inizio (sinistra del disegno) hanno due pendii di eguale forma, disposizione e pendenza.
Il binario “A” (dopo il pendio) prosegue in modo rettilineo con perfetto parallelismo rispetto al suolo.

Il binario “B” ha tre curve calcolate con un certo criterio e leggermente diverse per curvature e ampiezza.
Lunghezza della pista più breve = 3,42 metri
Larghezza pista (interno) = 28 mililimetri

Dislocazione delle curve, misurando da inizio pista (a sinistra) a inizio curva (punto 0)

Curva 1  cm 1150
Curva 2  cm  1750
Curva 3  cm  2230

Ampiezza bacino della curva

Curva 1  cm 350
Curva 2  cm  345
Curva 3  cm  338

Discesa di lancio
Triangolo
Base = 6 cm
Altezza = 4 cm
Altezza partenza = 3 cm

Per la tracciatura delle curve scaricare il foglio di CalcoloCurva
Il foglio è costituito da due pagine, uno per i dati in ingresso, l’altro per il grafico di tracciatura.
(Per usare il foglio di calcolo è necessario togliere la protezione delle macro).

Palline

Descrizione dell’esperimento  

In questo esperimento si dimostra come varia il tempo di un oggetto ibrido (la sfera) quando sottoposto ad accelerazione e si misura la variazione temporale comparando visivamente la sua posizione con quella di un’altra sfera.

La sfera indicata nel grafico con la lettera “B” è stata costretta dal particolare tipo di disegno delle curve a spostarsi nel tempo per tre volte, prima in anticipo e poi in ritardo rispetto alla pallina “A”, alla fine del percorso il rallentamento è notevole e la pallina “A” fa il sorpassa definitivo.

Esecuzione
Si fanno scendere due biglie, una per binario, nello stesso istante e da un’identica altezza facendo in modo che quando rilasciate esse siano libere di percorrere i binari.
Si noti che il disegno delle curve è stato curato attentamente in modo da consentire ogni volta alla pallina “A” di essere sorpassata anche se la pallina “B”, a causa degli attriti determinati dal suo percorso più lungo disperdeva parte della sua energia.
La pallina “B” rimane comunque sempre in testa fino a circa 10 cm dopo l’ultima curva.

Per il tratto da 0 a 2 le palline sono perfettamente parallele,proseguendo
…. le palline dopo la prima curva sono in posizioni diverse, la pallina “B” ha sorpassato la pallina “A” (punto N. 3),
…. nel punto N. 4 le palline sono nuovamente parallele cioè pallina “B” ha rallentato rispetto ad “A”,
…. le palline dopo la seconda curva sono in posizioni diverse, la pallina “B” ha sorpassato la pallina “A” (punto N. 5),
…. nel punto N. 6 le palline sono nuovamente parallele cioè pallina “B” ha rallentato rispetto ad “A”,
…. le palline dopo la terza curva sono in posizioni diverse, la pallina “B” ha sorpassato la pallina “A” (punto N. 7),
…. nel punto N. 8 le palline sono nuovamente parallele ma da questo punto in poi la pallina “B” rallenta ed è sorpassata abbondantemente dalla pallina “A”,

Filmato 1 (L’esperimento al rallentatore)

Filmato 2 (La ripetizione dell’esperimento ma vista da un’altra angolazione)

Filmato 3 (La pista usata)

ALTRI FILM

Alcuni film di preparazione e studio per esperimento delle palline

Filmato 1) 
Esperimenti eseguiti per la ricerca dell’equazione che disegna le curve
https://www.youtube.com/watch?v=EEY0y7iQPtw

Filmato 2) Esperimenti eseguiti per valutare l’incidenza degli attriti e del percorso più lungo relativi ad una curva generica

Filmato 3) Esperimenti eseguiti per valutare la reversibilità temporale con curva rovesciata.
Nell’esperimento si nota che la pallina che fa le curve tende verso la fine a raggiungere l’altra pallina.
L’esperimento dimostra la validità concettuale della teoria dei “Gradienti” e inoltre mostra che il rallentamento temporale ha una effetto di durata limitata e quindi che il sistema tende all’equilibrio.

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4 pensieri riguardo “Il mistero delle palline”

  1. Chiedo scusa, ma Lei se deve andare in auto in un’altra città si stupisce se facendo 250 km di autostrada ci mette meno tempo che a farne 180 sulla viabilità ordinaria?
    Quell’esperimento è verissimo ma non viola nessun principio della fisica, pensi che lo sapeva già Galileo che il moto lungo un arco di circonferenza avviene più rapidamente che lungo l’arco che lo sottende.

    1. Il problema è che l accelerazione avviene dopo l uscita. La pallina che fa più strada esce e ad un certo punto ingrana la quinta. Non è proprio come dice lei. Parecchi fisici hanno visionato la cosa e hanno avuto parecchia difficoltà nel dare una spiegazione.

      1. Il problema è che l accelerazione avviene dopo l uscita. La pallina che fa più strada esce e ad un certo punto ingrana la quinta.

        Non mi pare proprio: nel primo filmato la pallina si porta in testa nel tratto in cui le due piste differiscono e rimane in testa perché all’uscita le due palline hanno esattamente la stessa velocità. Non c’è nessuna accelerazione nella parte in piano. Fisica tradizionale nessun mistero.

  2. @ Littleflower
    Il problema è che l accelerazione avviene dopo l uscita. La pallina che fa più strada esce e ad un certo punto ingrana la quinta. Non è proprio come dice lei. Parecchi fisici hanno visionato la cosa e hanno avuto parecchia difficoltà nel dare una spiegazione.

    Quello che afferma (oltre ad essere contraddetto dalla Fisica) è smentito persino dalla documentazione che qui ha pubblicato. Osservi ad esempio il grafico Excel:
    https://gradientitemporali.files.wordpress.com/2018/02/grafico.jpg?w=768&h=398
    a partire dal frame 12 cioè quello corrispondente all’istante di “uscita” dopo il quale, secondo Lei, si manifesterebbe un’accelerazione della pallina “che fa più strada”.
    Il grafico mostra che la distanza relativa tra le due palline NON aumenta affatto, se la pallina (quella “che fa più strada”) avesse una maggiore velocità, a causa di una ipotetica accelerazione, la distanza relativa dovrebbe aumentare. Il fatto che non si riscontri indica che la presunta accelerazione che rivendica NON esiste.
    La distanza tra le due palline tende a stabilizzarsi (in linea con le attese teoriche) da cui l’unica conclusione che ne può derivare è che la sua affermazione sull’esistenza di un presunto “problema” è priva di fondamento.

    Se ha dei dubbi, invece di affidarsi a pareri estemporanei e valuazioni occhiometriche, perchè non si rivolge al Dipartimento di Fisica dell’università a Lei più vicina?

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