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ForzaMassaInerzia< Dinamica del punto materiale | Indice | Le leggi di Newton > Verso le leggi della dinamica Newton stabilì le leggi che governano la dinamica dei corpi materiali, ossia un metodo per determinare le loro accelerazioni, in modo da poterne ricavare le leggi orarie con i metodi visti in cinematica. A questo scopo occorre definire alcuni concetti empirici, che qui illustriamo in maniera analogica: i concetti di forza, massa e la legge d'inierzia La forza è la causa del cambiamento dello stato di moto di un corpo materiale. Esempi di forza sono:
La massa è la proprietà di ogni corpo materiale che regola la sua risposta alle forze, ossia che determina di quanto varia il suo stato di moto in presenza di una data forza. Sappiamo che la massa è proporzionale alla quantità di materia del corpo - in ultima analisi al numero di neutroni e protoni contenuti in esso (possiamo trascurare gli elettroni perchè il loro contributo alla massa è circa un duemillesimo di quello dei soli protoni). La legge d'inerzia di Galileo (replicata nella prima legge della dinamica di Newton) stabilisce che in assenza di forze (o in presenza di forze che si bilanciano esattamente) i corpi materiali non cambiano il loro stato di moto, ossia non cambiano velocità. Un corpo non soggetto a forza (o soggetto a forze la cui somma è nulla) prosegue nel suo stato di quiete, oppure di moto a velocità uniforme. Sistemi inerziali Occorre aggiungere una considerazione importante. Per definire le leggi della dinamica, che consentono di determinare le accelerazioni dei corpi, occorre definire un sistema di riferimento rispetto al quale misurare le posizioni (e quindi le velocità e le accelerazioni). Le leggi che Newton stabilì valgono solo a patto che il sistema stesso non sia accelerato. È facile immaginare di vedere dal finestrino di un treno che sta accelerando verso destra, la caduta in verticale di un oggetto sul marciapiede della stazione. Sappiamo che l'oggetto cadrà verticalmente, ma noi lo vediamo accelerare verso sinistra, del resto assieme al marciapiede. Sappiamo che il moto del marciapiede è apparente: il marciapiede non accelera verso sinistra, siamo noi che acceleriamo verso destra. Se predicessimo la legge di caduta rispetto al treno che accelera, applicando brutalmente una legge che deve predire la caduta verticale, e confrontassimo con l'osservazione, che mostra un moto apparentemente accelerato verso sinistra, rischieremmo di trarre le conseguenze sbagliate. Affronteremo questo argomento più avanti. Per il momento limitiamoci a richiedere che il sistema di riferimento sia inerziale, ovvero non sia accelerato. In un sistema inerziale deve valere la legge d'inerzia: un corpo soggetto a forze deve permanere nel suo stato di quiete, o di moto a velocità costante. Questa affermazione in realtà abbastanza complicata: come facciamo a stabilire se un sistema è accelerato? Rispetto a quale sistema di riferimento? Il ragionamento richia di mordersi la coda. Il principio d'inierzia può valere come metro per giudicare se un sistema sia inerziale oppure no. Per quanto riguarda gli esperimenti sulla terra un sistema che ha come centro il sole e come assi le direzioni che puntano verso un sistema di stelle molto lontane risulta essere ragionevolmente inerziale. < Dinamica del punto materiale | Indice | Le leggi di Newton > |