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Perché gli oggetti si muovono in un dato modo? Cosa fa si che
un oggetto fermo inizi a muoversi? Cosa causa l' accelerazione e la decelerazione
di un corpo? La dinamica, ovvero quella parte della meccanica che studia la
relazione tra il moto dei sistemi materiali e le cause che lo provocano, da
delle risposte a queste domande. Aristotele credeva che servisse una forza per
mantenere in moto un oggetto lungo un piano orizzontale. 2000 anni dopo Galileo
mise in discussione il punto di vista aristotelico affermando che per un oggetto
era altrettanto naturale essere in moto orizzontale con velocità costante quanto
essere fermo. Su queste fondamenta Newton edifico la sua grande teoria della
dinamica, riassunta nelle sue "tre leggi del moto". La prima legge del moto
di Newton è in infatti molto vicina alle conclusioni di Galileo. Essa stabilisce
che:
1° LEGGE
Ogni corpo rimane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme
a meno che agisca su esso una forza risultante diversa da zero.
Newton si accorse che sotto l'effetto di forze la velocità cambiava. Una forza su un oggetto può far aumentare la sua velocità, oppure se la forza risultante è in direzione opposta al moto, ne ridurrà la velocità.
Poiché un cambiamento della velocità è un accelerazione possiamo dire che una forza genera un' accelerazione.
Qual è precisamente la relazione tra forza e accelerazione?
Newton intuì che l' accelerazione di un corpo è inversamente proporzionale alla sua massa. Da qui la seconda legge di Newton:
2° LEGGE
L' accelerazione di un oggetto è direttamente proporzionale alla forza
risultante che agisce su di esso ed è inversamente proporzionale alla sua massa.
La direzione e il verso dell' accelerazione sono le stesse della forza risultante
che agisce sull' oggetto.
Ma come si originano le forze? L'osservazione suggerisce che
una forza applicata a un oggetto è sempre applicata da un altro oggetto. Ma
Newton capi che esisteva un rovescio della medaglia. Per esempio un martello
esercita una forza sul chiodo, ma evidentemente il chiodo esercita una forza
sul martello considerando che la velocità del martello viene rapidamente ridotta
a zero dopo il contatto. Questa è l'essenza della terza legge di Newton:
3° LEGGE
Ogni qual volta un oggetto esercita una forza su un secondo oggetto, il secondo
esercita una forza uguale e opposta sul primo.
Prima di affrontare la Dinamica è però opportuno chiarire i seguenti concetti:
Consulta i seguenti approfondimenti:
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