Cosa dicono le leggi del moto di Newton?
Conosciute anche come meccanica newtoniana o meccanica classica, le leggi del moto di Newton vengono spesso utilizzate nella risoluzione di esercizi di meccanica. In altre parole, sono ben note agli studenti delle scuole superiori, in particolare a coloro che si preparano agli esami di ammissione all’università o all’esame di maturità. Ecco cosa c’è da sapere su queste famose leggi di Newton.
Quali sono le leggi di Newton?
Le leggi del moto di Newton sono principi fisici ben noti. Ovviamente, sono state formulate da Sir Isaac Newton, un matematico e fisico britannico. Sono state enunciate per la prima volta nel 1687 nella sua opera intitolata Philosophiae Naturalis Principia Mathematica e sono in tutto tre. Di cosa trattano esattamente?
In realtà, si tratta di regole generali sul movimento dei vari oggetti nell’universo. Le teorie di Newton si presentano quindi come una spiegazione più chiara della natura del movimento descritta da Aristotele. Va detto che il grande fisico britannico ha utilizzato formule matematiche semplici.
Le leggi del moto di Newton non sono semplici teorie. Si applicano nel mondo reale. Hanno permesso lo sviluppo di numerose competenze. Infatti, le tecniche utilizzate nella navigazione delle navicelle spaziali si basano, ad esempio, sulle famose leggi del moto di Newton. Lo stesso vale per i movimenti eseguiti dai giocatori di biliardo.
Le tre leggi di Newton
Come accennato in precedenza, Newton ha enunciato tre leggi ben distinte. Scoprite quali sono.
La prima legge
Secondo la formulazione originale della prima legge di Newton, « Ogni corpo persiste nello stato di quiete o di moto uniforme in linea retta in cui si trova, a meno che una forza non agisca su di esso e lo costringa a cambiare stato ».
In pratica, questa legge stabilisce che un corpo o un oggetto rimane immobile a meno che non sia sollecitato da una forza. Allo stesso modo, un oggetto in movimento tende a mantenere la stessa velocità finché non subisce l’azione di una forza come l’attrito o la gravità.
Se lanciate una palla nel vuoto, essa si muoverà alla stessa velocità, a meno che non sia soggetta alla forza del vento o a quella di un altro corpo, come un albero. Questa teoria di Newton è nota come legge di inerzia o principio di inerzia.
La seconda legge
È denominata principio fondamentale della dinamica ed è illustrata dalla seguente formula matematica: Σ F = ma. F rappresenta la forza, m la massa dell’oggetto e l’accelerazione dell’oggetto.
Attraverso questa formula, Newton spiega i cambiamenti che una forza può generare sul movimento di un oggetto. Più precisamente, quando una forza agisce su un corpo, provoca un cambiamento di velocità, in particolare un’accelerazione.
Va notato che su un oggetto possono agire diversi tipi di forze. È il caso delle forze di attrito, di gravità e delle forze elettromagnetiche. Tenendo conto di ciò, questa formula può essere utilizzata per risolvere diversi tipi di problemi. Ecco perché il principio fondamentale della dinamica è considerato la legge fisica più importante.
Per aiutarvi a comprenderlo meglio, prendiamo l’esempio di due oggetti di forma rotonda. Uno è una pallina di gomma e l’altro è una palla da bowling. Affinché questi due oggetti rotolino alla stessa velocità, è necessario spingere con una forza maggiore sulla palla da bowling, poiché ha una massa maggiore. Questa forza esercitata durante la spinta ha quindi provocato l’accelerazione della velocità della palla da bowling.
Se entrambe le sfere rotolano giù da una collina e finiscono contro un muro, l’impatto non sarà lo stesso. Quello della palla da bowling sarà più forte e più dannoso, poiché è più pesante.
La terza legge o principio di azione-reazione
Secondo Isaac Newton, « L’azione è sempre uguale alla reazione », ovvero « le azioni di due corpi l’uno sull’altro sono sempre uguali e di senso contrario ». Per spiegarlo in modo chiaro, prendiamo l’esempio di due oggetti che interagiscono. Li chiameremo A e B. Se il corpo A esercita una forza sul corpo B, vale anche il contrario.
Per comprendere meglio questa legge di Newton, basta osservare il rinculo di un’arma da fuoco. Quando il proiettile esce dalla canna, l’arma si sposta nella direzione opposta. Lo stesso fenomeno fisico si verifica quando si appoggia un libro su un tavolo. Il tavolo esercita una forza sul libro e quest’ultimo esercita una forza sul tavolo.
Le leggi di Newton in pratica
Quando occorre applicare la prima, la seconda o la terza legge di Newton? In generale, il principio di inerzia si applica quando il centro di gravità di un sistema è in movimento rettilineo uniforme, come nel pendolo di Newton.
La seconda legge si applica invece quando la traiettoria del baricentro di un oggetto non è una linea retta o quando la sua velocità non è costante. Essa permette di conoscere l’evoluzione del movimento di un oggetto conoscendo le azioni delle forze che agiscono su di esso e di identificarne così la direzione. Infine, la terza legge viene utilizzata per determinare le caratteristiche del vettore forza di un corpo.
