Quali sono i tre principi della dinamica

In questi appunti troverai gli enunciati relativi ai tre principi della dinamica, con un accenno alle definizioni di forza centrifuga e centripeta.

Cos'è la fisica e cosa studia la dinamica

La fisica è una disciplina che analizza e studia i fenomeni che coinvolgono la materia, come essa si evolve nello spazio e nel tempo e com'è influenzata da grandezze correlate come l'energia e la forza.

Le tipologie di fenomeni inclusi in questa definizione sono molto diverse tra di loro: per questo motivo, esistono diverse branche della fisica. La dinamica è, ad esempio, la parte della fisica che studia le cause del moto dei corpi.

Cosa afferma il primo principio della dinamica o principio di inerzia di Galilei

Aristotele nel IV sec. a.C. affermò che lo stato naturale dei corpi è la quiete e per mantenere in movimento un corpo è necessaria una forza. Anche Galileo nel XVII sec. d.C. dichiarò che l’applicazione di una forza per mantenere in movimento un corpo serve per vincere l’attrito, in assenza di esso i corpi si muoverebbero di moto rettilineo uniforme senza necessità di forze.

L'enunciato del primo principio della dinamica è
"un corpo non soggetto a forze, oppure sul quale la somma delle forze è nulla, permane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme"

L'inerzia è la tendenza di un corpo a mantenere invariato il suo stato di quiete o di moto perciò negli esperimenti c'è bisogno di un sistema di riferimento inerziale ovvero in cui vale il principio di inerzia. Per molti esperimenti, un sistema di riferimento solidale con la Terra può essere considerato inerziale, così come un sistema di riferimento in moto rettilineo uniforme rispetto a un sistema inerziale. Tuttavia, un sistema di riferimento in moto accelerato rispetto a un sistema inerziale non è un sistema inerziale.

Cosa afferma il secondo principio della dinamica o legge fondamentale di Newton

Prima di affermare il secondo principio della dinamica, che analizza ciò che accade quando su un corpo agisce una forza, bisogna tenere conto che:

• Una forza costante produce sempre un'accelerazione costante
• L’accelerazione impressa al corpo è direttamente proporzionale alla forza costante
• A parità di forza applicata a corpi di massa diversa si verifica sperimentalmente che l’accelerazione e la massa sono inversamente proporzionali

L'enunciato del secondo principio della dinamica è
"La risultante delle forze applicate a un corpo è uguale al prodotto della massa per la sua l’accelerazione"

Dal precedente enunciato discende che l’unità di misura nel SI per le forze è il Newton

e

, quindi un Newton è quella forza cha applicata a un corpo di massa

produce un’accelerazione di

. Il secondo principio della dinamica, infine, è una legge vettoriale.

Cosa afferma il terzo principio della dinamica o principio di azione e reazione di Newton

Il terzo principio della dinamica vale sia per le forze di contatto, ovvero tra oggetti che si toccano, sia tra forze a distanza, come ad esempio le calamite su cui agisce una forza senza che gli oggetti si tocchino.

L'enunciato del terzo principio della dinamica afferma che:
"Quando un corpo a esercita una forza su un corpo b, il corpo b esercita su a una forza uguale e contraria"

Forza centrifuga e centripeta: definizioni e formule

Nel moto circolare uniforme il corpo di massa

che si muove è soggetto ad un’accelerazione centripeta, quindi in base al secondo principio ci deve essere una forza centripeta che produce tale accelerazione

La forza centrifuga è una forza apparente (o fittizia) che si manifesta in un sistema di riferimento non inerziale che sta ruotando

Per ulteriori approfondimenti sui tre principi della dinamica vedi anche qui