3.1 I principi della dinamica

Premessa

Nel Cap.1 abbiamo studiato come un oggetto si muove, abbiamo individuato le grandezze caratteristiche per descrivere il moto, come distinguere i vari tipi di moto.
Nel Cap.2 ci siamo occupati delle forze e, in particolare, di definire quali sono le condizioni che devono essere soddisfatte affinchè un oggetto rimanga in equilibrio.
Abbiamo anche preso in considerazione l’effetto statico delle forze sui corpi vincolati non rigidi, come per esempio l’allungamento di una molla, sottoposta a un carico.
In questo capitolo ci occuperemo dell’effetto dinamico delle forze. Cosa accade quando a un corpo rigido libero di muoversi viene applicata una forza? Che relazione esiste fra le caratteristiche del moto a cui è soggetto il corpo e la forza responsabile di esso?
I principi della dinamica di Newton ci permettono di rispondere a questi interrogativi.

Il primo principio (principio di inerzia) afferma che:
rispetto ad un sistema inerziale un corpo rimane in quiete o si muove di moto rettilineo uniforme fino a che non interviene una forza a variare tale stato.

Quindi le forze sono responsabili delle variazioni dello stato di quiete o di moto di un corpo rigido libero di muoversi. Se un corpo è in quiete (equilibrio statico) rimane in quiete, se possiede una velocità mantiene inalterata questa velocità e si muove di moto rettilineo uniforme (equilibrio dinamico), fino a quando non interviene una forza.
Ricordando quanto appreso nel Cap.1 e da quanto appena affermato si deduce che se F=0 anche a=0, quindi è l’accelerazione la grandezza del moto che dipende direttamente dalla forza applicata.

Il secondo principio ci indica quale relazione esiste fra forza e accelerazione:
rispetto ad un sistema inerziale se a un corpo libero di muoversi viene applicata una forza F, esso acquista una accelerazione direttamente proporzionale alla forza applicata e con la stessa direzione e verso.
La costante di proporzionalità m=F/a è una caratteristica del corpo in esame e prende il nome di massa inerziale. Essa rappresenta l’inerzia che il corpo oppone alle variazioni di moto.

Cominciamo col considerare il caso di un corpo, schematizzabile con un punto materiale, al quale siano applicate una o più forze.
Assumiamo che esista un’identità fra la massa inerziale qui definita e la massa gravitazionale introdotta nel Cap.2.7. Pertanto assumeremo come unità di misura della massa inerziale nel sistema SI il Kg.
L’unità di misura della forza nel sistema SI è il newton (N), definito dalla F=ma come la forza che applicata alla massa di un Kg imprime un’accelerazione di 1m/s² nella direzione e verso della forza.