Inerzia di un corpo materiale: introduzione, definizione e spiegazione

In questo appunto di fisica tratteremo nel dettaglio il concetto di Inerzia di un corpo. In generale, con il termine inerzia si indica quella condizione d'immobilità o inattività in cui il corpo o la mente si trova per un momento temporaneo o prolungato. Esprime quindi uno stato di quiete o stallo sia fisico che mentale. In questo caso stiamo dunque parlando di una condizione generale. In fisica ovviamente, non possiamo riferirci ad uno stato generale o mentale, bensì dobbiamo fare riferimento allo stato in cui si trova un corpo materiale.

Descrizione

Nello specifico, possiamo dire che in Fisica l’inerzia di un corpo misura la capacità o la tendenza di un corpo a permanere nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme se la risultante delle forze che agiscono su quest’ultimo è nulla. In particolare in meccanica (branca della fisica che descrive il movimento dei corpi) l'inerzia di un corpo indica la resistenza che il corpo oppone alle variazioni del suo stato di moto, ed è genericamente quantificata dalla sua massa; infatti, solitamente quando si parla di massa o di resistenza, si fa riferimento alla massa inerziale.
Quanto detto è noto anche come principio di inerzia, scoperto da Galileo Galilei intorno al 1632- 1638 e descritto nel “Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo” e nel “Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze attenenti alla mecanica e i movimenti locali”. Tuttavia, la prima enunciazione formale risale al 1687 nell’ Philosophiae Naturalis Principia Mathematica di Isaac Newton.
In parole semplici, possiamo dire che il principio di inerzia afferma che se su un corpo in quiete non agisce alcuna forza, o la somma delle forze che agiscono sul corpo è nulla, allora questo persiste nel suo stato di quiete. Allo stesso modo, se il corpo si muove di moto rettilineo uniforme e la risultante delle forze è nulla, allora il corpo continuerà a muoversi di moto rettilineo uniforme.
È una constatazione di ogni giorno che un corpo rimane fermo e permane nel suo stato di quiete se non intervengono delle cause a modificarne la condizione; si ha così l’inerzia di quiete.
Nel prossimo paragrafo vedremo alcuni esempi per capire meglio il concetto di inerzia di un corpo.

Inerzia: esempi pratici

Se mettiamo in moto una palla di bigliardo, essa scivolerà sul verde tappeto del bigliardo e, dopo aver urtato nelle sponde o contro le altre palle presenti sul tavolo, lentamente si fermerà. Senza il colpo di stecca sulla palla, questa sarebbe rimasta nella sua posizione iniziale, cioè nella sua “inerzia di quieta”. Con la stecca invece, viene impressa una forza non nulla sulla palla, di conseguenza questa si muoverà sul tappeto con una certa velocità. Inoltre, messa bruscamente in moto, la palla potrebbe idealmente conservare il suo stato di moto, cioè il suo movimento e, conseguentemente, la sua velocità (la cosiddetta inerzia di moto), ma durante il moto agiscono delle forze esterne non nulle sulla palla da biliardo, come: la forza di reazione data dall’urto con le sponde e con le altre palle presenti nel tavolo, la resistenza dell’aria, la forza d’attrito con il piano del bigliardo e così via.
Si può dire che tutti i corpi mantengono il loro stato di quiete o di moto fino a che non agisce su di essi una causa esterna.
Come abbiamo detto prima, se la palla è ferma sul piano del bigliardo, tale rimarrà (inerzia di quiete) finché il corpo di stecca del giocatore non la metterà in movimento.
Allo stesso modo, se la palla colpita dalla stecca si mette in movimento, rimarrà in movimento (inerzia di moto) fino a che non intervengono altre forze ad arrestarne il moto.
Per esempio, un cane che esca fuori dall’acqua sembra che conosca il principio d’inerzia, come un professore di fisica. Si serve di esso comunque con perfetta bravura. Se scuote il pelame bagnato e poi si arresta, l’acqua continua il suo moto e schizza da ogni parte per inerzia.
Ma cosa succede se la risultante delle forze è diversa da zero? Sicuramente, dalla definizione del concetto di inerzia, sappiamo che il corpo non sarà né in quiete né si muoverà di moto di rettilineo uniforme. Ma se non è in quiete, cioè non è fermo, allora si muove. E come si muove? Per rispondere a questa domanda basta ricordarsi i Principi Fondamentali della Dinamica, in particolare il secondo principio della dinamica afferma che: la risultante delle forze applicate ad un corpo è uguale al prodotto tra la massa del corpo e l’accelerazione da esso acquistata.
Di conseguenza, possiamo dire che se la risultante delle forze che agiscono su corpo è diversa da zero, allora questo si muoverà di moto uniformemente accelerato.

Nel prossimo paragrafo sono riportati dei link di approfondimento su quanto citato nei paragrafi precedenti.

Approfondimenti utili

Per meglio comprendere quanto detto, si consiglia di consultare i seguenti link:

• Attrito statico
• attrito
• urto elastico e anaelastico
• Principi Fondamentali della Dinamica