LEGGI DELLA DINAMICA. La dinamica è quella branca della meccanica che si occupa di studiare le cause del moto dei corpi. Il primo a porsi tale quesito fu Aristotele e le sue deduzioni sono rimaste inalterate per millenni, ma una svolta è stata portata molti anni dopo da Galileo, con i suoi esperimenti ideali, e circa 100 anni dopo da Newton che elaborò e pubblicò i 3 principi della dinamica.
I principi della dinamica valgono in sistemi di riferimento inerziali quindi descrivono la fisica dei corpi in movimento quando essi hanno velocità molto minore di quella della luce (vedi concetto di relatività galileiana).
Inizialmente questi principi furono formulati da Newton per corpi puntiformi, in seguito estesi anche ai corpi rigidi.
• Primo principio della dinamica:
“Un corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme finché non interviene una forza esterna su di esso.”
Il primo principio è detto anche principio d’inerzia, infatti essa è la proprietà di un corpo di opporsi al cambiamento del suo stato di moto, ed è tanto maggiore quanto più grande è la massa del corpo stesso.
Questo principio ci dice che se un corpo è fermo o in moto rettilineo uniforme la risultante delle forze che agiscono sul corpo è nulla, e quindi che se un corpo si muove di moto rettilineo uniforme e non vengono applicate forze esso continuerà a muoversi di tale moto. Nella realtà in assenza di dispositivi che ne riducano l’entità, dobbiamo tener conto della forza d’attrito tra corpo e piano su cui si muove che fanno ridurre la velocità; ciò però non è in contrasto a quanto dice il primo principio della dinamica, perché l’attrito è una forza che ne perturba il moto. Infatti se fosse possibile fare un esperimento che escluda completamente l’attrito si potrebbe vedere che il corpo continuerebbe a muoversi di moto rettilineo uniforme.
• Secondo principio della dinamica:
“L’accelerazione cui è soggetto un corpo è direttamente proporzionale alla sommatoria delle forze applicate, di cui conserva direzione e verso, ed è inversamente proporzionale alla massa (detta massa inerziale) del corpo stesso.”
Noto anche come principio fondamentale della dinamica, si può esprimere sotto forma di equazione nella forma seguente:
Esempio:
Una cassa di mattoni di 200 N viene spinta su un piano orizzontale privo di attrito con una accelerazione di 4 m/s2. Calcola l’intensità della forza necessaria a tale spostamento.
Prima di tutto dobbiamo considerare che ci viene fornito il peso o meglio forza peso e da qui dobbiamo ricavare la massa. La forza peso P è il prodotto tra la massa del corpo e l’accelerazione di gravità g a cui ogni corpo è soggetto.
Adesso possiamo ricavare l’intensità della forza:
• Terzo principio della dinamica:
“Se un corpo 1 agisce su un corpo 2 con una certa forza, allora il corpo 2 eserciterà una forza sul corpo 1 che ha stessa intensità e stessa direzione della prima, ma opposta in verso.”
Questo viene anche detto principio di azione e reazione, infatti è conosciuto anche con la formulazione newtoniana: ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.
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