Il drone è fermo o si sta muovendo a 100 km/h? Spieghiamo la fisica del video virale

In queste ore breve video postato su Instagram sta sollevando la curiosità di moltissime persone. Mostra un'auto che va a 100 km/h su una strada, con a bordo un piccolo drone che rimane sospeso nell'aria sopra il sedile del passeggero. Se da un lato il drone ripreso dal sedile del guidatore appare perfettamente fermo, dall'altro lato si sta muovendo insieme all'auto a 100 km/h. La domanda è quindi: il drone è fermo o sta procedendo a velocità sostenuta? La risposta corretta è: dipende dal sistema di riferimento da cui si osserva il drone.

Dal punto di vista fisico è corretto affermare sia che il drone è fermo sia che si muove a 100 km/h. Ma entrambe queste risposte sono incomplete, perché la questione fondamentale qui è “Fermo rispetto a cosa? In moto rispetto a cosa?”. La velocità, infatti, è una di quelle grandezze che in fisica si dicono relazionali: la velocità di un corpo ha senso solo se si specifica in relazione a un altro corpo rispetto a cui si misura. Quindi possiamo dire, con certezza di essere nel giusto, che il drone è sia fermo rispetto all'auto sia in moto a 100 km/h rispetto alla strada.

L'aspetto di questo scenario che mette in crisi la nostra intuizione probabilmente è che la nostra intuizione ci suggerisce che, se il drone fosse “fermo” rispetto all'auto, andrebbe a sbattere contro il lunotto posteriore. Mentre il drone sale, non dovrebbe “rimanere indietro” rispetto all'auto che avanza? La risposta è: assolutamente no. Il motivo è tutto sommato semplice: mentre il drone è “fermo” rispetto all'auto, sta comunque procedendo a 100 km/h, perché ha la stessa velocità dell'auto. Questo significa che quando il drone si solleva è già stato portato alla velocità necessaria per rimanere “fermo” rispetto all'abitacolo. Non deve “raggiungere” quella velocità perché l'ha già “ereditata” dall'auto.

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Di Stefano Gandelli

È esattamente lo stesso motivo per cui, se lanciamo verso l'alto una pallina mentre ci troviamo su un treno in corsa, questa non viene scaraventata all'indietro (provare per credere!) ma ci ricade sulla mano senza problemi. La pallina ha la stessa velocità del treno, e il fatto che sia ferma rispetto al vagone non significa che lo sia anche rispetto alla rotaia.

Tutto questo però vale soltanto perché la velocità dell'auto è pressoché costante mentre il drone vola. Se non fosse così – cioè se l'auto accelerasse o frenasse – il drone continuerebbe comunque ad avere la velocità orizzontale che aveva quando si è staccato dal sedile, ma l'auto no, e questa differenza di velocità farebbe sì che il drone non sia più fermo rispetto all'abitacolo: ci sarebbe un moto orizzontale del drone rispetto all'auto. Ma fintanto che l'auto mantiene velocità costante su una strada rettilinea, il drone appare fermo rispetto all'abitacolo.

Tutto questo in fisica ha un nome ben preciso: relatività galileiana. È un principio scoperto da Galileo Galilei nel Seicento e dice sostanzialmente che non c'è modo di distinguere un sistema di riferimento fermo dallo stesso sistema in movimento a velocità costante: ogni esperimento fisico darà sempre lo stesso risultato, ogni cosa si comporterà nello stesso identico modo nei due casi. Galileo scoprì che un sistema “fermo” o in moto uniforme sono del tutto equivalenti da un punto di vista fisico. Il drone che vola nell'auto è la dimostrazione perfetta di questo principio: agli occhi del guidatore che riprende il drone, il comportamento di quest'ultimo è esattamente uguale a quello che avrebbe se l'auto fosse ferma.

È proprio per questo motivo che entrambe le risposte alla domanda iniziale sono corrette: la velocità è sempre relativa. Il drone, come qualunque altra cosa nell'universo, non ha una velocità assoluta: avrà tante velocità quanti sono i sistemi di riferimento rispetto ai quali scegliamo di misurare la sua velocità.