I tre principi della dinamica

La dinamica è fondata su tre principi formulati da Newton.

Il primo principio della dinamica

Questo principio fu scoperto da Galileo. Esso dichiara che

In un sistema inerziale ciascun corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, salvo che sia costretto a mutare quello stato da forze applicate ad esso.

La capacità che i corpi hanno nel perseverare nel proprio stato di moto è nota come inerzia, da cui il nome di principio di inerzia. Vedremo più avanti che l’inerzia viene identificata nella massa posseduta da un corpo. Sebbene questo principio possa essere dedotto dal secondo principio (esposto più avanti) esso acquista un significato notevole, non contenuto nel secondo principio, che è dovuta all’implicita asserzione che riguarda l’esistenza dei sistemi inerziali.

Inoltre, occorre tener conto del periodo storico in cui esso venne formulato. All’epoca, infatti, si riteneva che fossero le forze a causare il moto. Per cui anche un moto rettilineo uniforme era visto come causa della presenza indiretta di una forza. Invece, tale principio afferma l’intrinseca capacità dei corpi a continuare a fare quello che stanno facendo anche in assenza di forze. Nota che l’assenza di forze è cosa concettualmente diversa dall’avere delle forze a somma zero.

Ecco una serie di esperimenti esposti da un gigante della didattica della fisica, il Professore Julius Sumner Miller.

Riassumendo, il primo principio afferma che i corpi, in un sistema inerziale e non soggetti a forze sono capaci di rimanere fermi se sono fermi, oppure di procedere di moto rettilineo uniforme se sono già in moto. La presenza delle forze viene pertanto evidenziata dalle variazioni di velocità.

Il secondo principio della dinamica

Il secondo principio collega gli aspetti cinematici del moto, l’accelarazione, con le cause, le forze.

In un sistema inerziale la risultante delle forze che agiscono su un punto materiale è pari alla derivata rispetto al tempo del vettore quantità di moto: $$\overrightarrow{F}=\frac{d\overrightarrow{p}}{dt}$$

Il vettore quantità di moto è definito dalla $\overrightarrow{p}=m\overrightarrow{v}$. Se il punto materiale ha una massa costante allora il secondo principio dichiara che:

$$\overrightarrow{F}=m\frac{d\overrightarrow{v}}{dt}=m\overrightarrow{a}$$

Quindi ricordati che la $$\overrightarrow{F}=m\overrightarrow{a}$$ è un caso particolare di una legge più generale.

Il terzo principio della dinamica

E’ noto anche come principio di azione e reazione. Nel video seguente viene letto un passo del libro scritto dal maestro (Newton):