Concetti Chiave
- Il principio di inerzia, parte delle leggi della dinamica Newtoniana, descrive la tendenza di un corpo a mantenere il suo stato di quiete o moto rettilineo uniforme in assenza di forze esterne.
- Leonardo da Vinci è accreditato della scoperta del principio di inerzia, che ha portato allo sviluppo di concetti come il momento di inerzia, utile per quantificare la resistenza alla rotazione.
- Nella vita quotidiana, il principio di inerzia si manifesta quando oggetti immobili restano fermi finché non vengono mossi, e oggetti in movimento continuano a muoversi finché non vengono fermati da una forza esterna come l'attrito.
- Il principio di inerzia non solo riguarda la velocità, ma anche la direzione del moto: un corpo in movimento tende a mantenere la sua direzione finché non intervengono forze esterne.
- L'inerzia si osserva anche nei movimenti curvilinei, dove un corpo tende a proseguire in linea retta se non vincolato, come un sasso lanciato da una fionda.
In quest'appunto troverai una descrizione generale del principio di inerzia, con accenni a situazioni quotidiane in cui questo fenomeno è rilevante.
Cos'è il principio di inerzia
Le leggi più importanti della fisica, e in particolare della dinamica Newtoniana, sono probabilmente i tre principi della dinamica. Essi sanciscono la relazione che lega un corpo in movimento e i fenomeni capaci di cambiarne qualche aspetto.
Affinché i principi della dinamica siano validi, è opportuno affermare due ipotesi:
- il moto dev'essere descritto utilizzando un sistema di riferimento inerziale, cioè un sistema di riferimento che si muova di moto rettilineo uniforme (e quindi senza rotazione e accelerazione) rispetto al fenomeno descritto
- il corpo in moto deve assumere una velocità molto più piccola rispetto a quella della luce
Gli enunciati dei tre principi della dinamica sono:
- il primo principio della dinamica afferma che ogni corpo tende a perseverare nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme in cui si trova, se non interviene una causa esterna a modificare il suo stato
- il secondo principio della dinamica si può riassumere nella formula [math]F=ma[/math], dove[math]m[/math]è la massa e[math]a[/math]è l'accelerazione. Quindi, se applicata una forza motrice a un corpo in moto, esso cambia direzione seguendo la direzione della forza applicata
- il terzo principio della dinamica, infine, afferma che a un'azione è opposta sempre un'uguale reazione
Il principio di inerzia coincide proprio con il primo principio della dinamica.
Dal concetto di inerzia si sono sviluppate diverse grandezze fisiche, tra cui il momento di inerzia. Quest'ultimo quantifica la resistenza opposta alla rotazione attorno a un asse di riferimento. Il momento di inerzia può essere definito rispetto a qualsiasi tipo di sistema, sia in presenza di punti materiali che di corpi rigidi.
Fu il grande Leonardo da Vinci a scoprire il principio d'inerzia. Ecco un elenco di applicazioni pratiche in cui il principio d'inerzia rappresenta un elemento importante.
Il principio di inerzia in situazioni quotidiane
Osserva una lavagna, un tavolo, una sedia. Senza dubbio questi corpi sono in quiete e, se nessuno li muove, rimangono sempre fermi. Anche un pallone da gioco o una palla da biliardo , situati su un piano orizzontale, non si muovono se non ricevono una spinta. Così avviene per tutti i corpi in quiete. Quindi: un corpo in quiete tende a rimanere in quiete, finchè non intervenga una causa esterna che gli comunichi il movimento . Questa condizione è descritta dall'espressione inerzia di quiete.
Osserva adesso che cosa succede quando un pallone riceve un calcio: per un certo tempo si muove ma poi si ferma perchè incontra la resistenza dell'aria e del terreno. ossia l'attrito. Se fosse possibile eliminare tutte le resistenze che si oppongono al moto, il pallone continuerebbe a rotolare per un tempo indefinito. E così capiterebbe a qualsiasi altro corpo in moto. Quindi: un corpo in moto tende a conservare lo stato di moto in cui si trova, finchè non intervenga una causa esterna e fermarlo (inerzia di moto).
Il principio di inerzia non riguarda solo la velocità, ma anche la direzione. Quando ad esempio un treno in corsa deve percorrere delle curve tonde, esso "tende" ad uscire dalle rotaie e a proseguire in linea retta. Infatti, se le ruote non fossero vincolate, il treno proseguirebbe nella direzione del suo moto rettilineo. Un corpo, cioè come non può per virtù propria accelerare o rallentare il suo moto, così non può nemmeno cambiarne la direzione.
Non è forse vero che un sasso fatto girare con la fionda rende continuamente a sfuggire nella direzione rettilinea della tangente alla circonferenza che gli si fa scrivere? E se quel sasso viene lasciato libero, sfugge realmente in quella direzione. Così avviene per tutti i corpi in moto curvilineo. Quindi: un corpo in moto tende a conservare la direzione del suo moto.
Per ulteriori approfondimenti sul principio di inerzia vedi anche qua
Domande da interrogazione
- Cos'è il principio di inerzia?
- Quali sono le condizioni necessarie affinché i principi della dinamica siano validi?
- Come si manifesta il principio di inerzia nella vita quotidiana?
- In che modo il principio di inerzia influisce sulla direzione del moto di un corpo?
- Chi ha scoperto il principio di inerzia e quali grandezze fisiche ne derivano?
Il principio di inerzia, noto anche come il primo principio della dinamica, afferma che un corpo tende a mantenere il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme a meno che non intervenga una causa esterna a modificarlo.
Per la validità dei principi della dinamica, il moto deve essere descritto in un sistema di riferimento inerziale e il corpo in moto deve avere una velocità molto inferiore a quella della luce.
Nella vita quotidiana, il principio di inerzia si manifesta quando oggetti in quiete, come una sedia o un tavolo, rimangono fermi finché non vengono mossi, e oggetti in movimento, come un pallone, continuano a muoversi finché non incontrano resistenze come l'attrito.
Il principio di inerzia influisce sulla direzione del moto di un corpo, poiché un corpo in movimento tende a mantenere la sua direzione rettilinea a meno che non intervenga una forza esterna a modificarla, come nel caso di un treno che affronta una curva.
Il principio di inerzia fu scoperto da Leonardo da Vinci e da esso derivano diverse grandezze fisiche, tra cui il momento di inerzia, che quantifica la resistenza alla rotazione attorno a un asse di riferimento.
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