Contenuto
- Sviluppo della fisica classica
- Prima legge: inerzia
- Seconda legge: forza e accelerazione
- Terza legge: azione e reazione
Giocare a hockey, guidare una macchina e persino semplicemente fare una passeggiata sono tutti esempi quotidiani delle leggi di Newton sul movimento. Compilato nel 1687 dal matematico inglese Isaac Newton, le tre leggi principali descrivono forze e moto per gli oggetti sulla Terra e in tutto l'universo.
Sviluppo della fisica classica
I filosofi hanno studiato il movimento degli oggetti fin dai tempi antichi. Dopo aver osservato il moto del sole, delle stelle e dei pianeti, il filosofo greco Aristotele e in seguito Tolomeo credevano che la Terra fosse al centro dell'universo. Nell'Europa del XVI secolo, il matematico polacco Nicolas Copernicus sfidò questa teoria ponendo il sole al centro del sistema solare con i pianeti che orbitavano attorno ad esso. Il secolo successivo, il fisico tedesco Johannes Kepler descrisse le orbite ellittiche dei pianeti e il matematico e astronomo italiano Galileo Galilei condusse esperimenti per studiare i moti dei proiettili. Isaac Newton ha sintetizzato questo lavoro in un'analisi matematica e ha introdotto il concetto di forza e le sue tre leggi del moto.
Prima legge: inerzia
La prima legge di Newton, chiamata anche legge dell'inerzia, afferma che un oggetto rimane a riposo o continua in moto uniforme a meno che non sia costretto a cambiare dall'azione di una forza esterna. La tendenza dell'oggetto a rimanere a riposo o mantenere una velocità costante si chiama inerzia e la sua resistenza alla deviazione dall'inerzia varia con la sua massa. Ci vuole uno sforzo fisico - una forza - per superare l'inerzia perché una persona si alzi dal letto la mattina. Una bicicletta o un'auto continuerà a muoversi a meno che il pilota o il conducente non applichi una forza di attrito attraverso i freni per fermarla. Un guidatore o passeggero in un'auto in movimento che non indossa una cintura di sicurezza verrà lanciato in avanti quando l'auto si ferma improvvisamente perché rimane in movimento. Una cintura di sicurezza allacciata fornisce una forza frenante al movimento del passeggero o del conducente.
Seconda legge: forza e accelerazione
La seconda legge di Newton definisce la relazione tra il cambiamento nella velocità di un oggetto in movimento - la sua accelerazione - e la forza che agisce su di esso. Questa forza è uguale alla massa dell'oggetto moltiplicata per la sua accelerazione. Ci vuole una forza in più per spingere un piccolo yacht in mare che per spingere un supercisterna perché quest'ultimo ha una massa maggiore del primo.
Terza legge: azione e reazione
La terza legge di Newton afferma che non esistono forze isolate. Per ogni forza esistente, una di uguale grandezza e direzione opposta agisce contro di essa: azione e reazione. Ad esempio, una palla lanciata a terra esercita una forza verso il basso; in risposta, il terreno esercita una forza verso l'alto sulla palla e rimbalza. Una persona non è in grado di camminare per terra senza la forza di attrito del terreno. Quando fa un passo avanti, esercita una forza all'indietro sul terreno. Il terreno risponde esercitando una forza di attrito nella direzione opposta consentendo al camminatore di avanzare mentre fa un ulteriore passo con l'altra gamba.