La meccanica classica è quella branca della fisica che studia il moto dei corpi e si divide in tre principali aree: cinematica, dinamica e statica. Le sue origini sono molto antiche perché sono connesse alla vita dell'uomo sulla terra.

Da sempre gli uomini cercano di capire il funzionamento del mondo che li circonda e tuttora la fisica continua a cercare delle risposte ai fenomeni naturali del nostro universo.

Data la sua forte connessione con la realtà, la meccanica classica spiega diversi fenomeni della vita quotidiana. Proprio per questo è una parte fondamentale del programma scolastico di fisica.

Qualunque indirizzo di studi frequenti ci sono degli argomenti di meccanica classica che non puoi non conoscere. Scopri quali sono!

Storia della fisica meccanica

La fisica è la scienza che studia i fenomeni naturali.
Da sempre gli esseri umani cercano di capire i fenomeni naturali!

Fin dai tempi antichi gli esseri umani osservano i fenomeni della natura per poterli sfruttare a proprio vantaggio. La storia della fisica è quindi molto antica!

Nell'Antica Grecia le percezioni sul movimento sono diventate l'oggetto di studi sistematici. I grandi studiosi dell'epoca cercavano delle spiegazioni sui fenomeni della vita quotidiana. La filosofia rimane la scienza di riferimento in questo periodo, ma allo stesso tempo si gettano le basi per la nascita delle scienze odierne: biologia, matematica, fisica...

Nel Rinascimento gli studi cominciarono a focalizzarsi sulle leggi che governano l'universo attraverso l'osservazione e la sperimentazione. Nicolò Copernico rivoluzionò il sistema aristotelico, affermando che il Sole e non la Terra fosse al centro dell'universo.

Dalla sua teoria eliocentrica si svilupparono gli studi di Galileo Galilei che diede ulteriore impulso all'astronomia.

Con la pubblicazione dei Principi matematici di filosofia naturale, Isaac Newton gettò le basi della meccanica classica con le leggi sulla dinamica e la legge di gravitazione universale.

Grazie alla fisica classica, la meccanica ha potuto svilupparsi nel XX secolo facendo passi da gigante portando alla meccanica relativistica di Albert Einstein e alla meccanica quantistica. Senza i grandi fisici del passato e del presente agenzie come la NASA non esisterebbero!

Che cosa studia la meccanica?

Uno dei principali argomenti del programma di fisica alle superiori è la meccanica classica. Questa branca della fisica studia il moto degli oggetti e i suoi comportamenti, determinando fattori specifici come la forza, l'accelerazione, la posizione e la velocità dei corpi.

Grazie a questa scienza possiamo capire le leggi che regolano qualunque tipo di moto, come quello del flusso sanguigno, dei pianeti o delle placche tettoniche.

La meccanica si divide in tre aree: classica, relativistica e quantistica. La meccanica classica studia gli eventi naturali della vita di tutti i giorni, la meccanica relativista i corpi che possiedono una velocità simile a quella della luce, la meccanica quantistica analizza i moti nella parte interna dell'atomo.

Se ti stai preparando agli esami di maturità, devi conoscere i concetti base della meccanica!

Che cosa studia la cinematica?

Ogni indirizzo di studi prevede elementi di fisica meccanica.
La meccanica è parte integrante del programma di fisica per le superiori!

La cinematica, studia il moto dei corpi, senza analizzarne le cause. In particolare, la cinematica studia l'accelerazione, la velocità e lo spostamento di un corpo, senza prendere in considerazione le forze applicate al corpo o la sua massa.

La cinematica si concentra su diversi tipi di moto, come il moto circolare e lineare, il moto rettilineo uniforme e il moto rettilineo uniformemente accelerato. Si divide in cinematica scalare, che studia i moti senza prendere in considerazione direzione e verso e cinematica vettoriale, che guarda all'orientamento del moto.

Con la cinematica puoi calcolare la velocità che percorre un'automobile, il tempo che impiega un taxi a raggiungere la destinazione finale, l'accelerazione di un atleta...

Per le sue implicazioni nella realtà di tutti i giorni, la cinematica è uno dei primi argomenti di fisica alle scuole superiori.

Dinamica e leggi di Newton

La dinamica è una parte della meccanica che studia i moti dei corpi a partire dalle loro cause. Le origini di questa disciplina si fanno risalire a Isaac Newton, lo studioso che ha approfondito in maniera sistematica il moto dei corpi. Basandosi sui precedenti lavori di Galileo Galilei e Giovanni Keplero, Newton ha elaborato i principi fondamentali della dinamica.

Prima legge di Newton

La prima legge di Newton, meglio conosciuta come principio di inerzia, afferma che un corpo in stato di quiete o in moto rettilineo uniforme tende a mantenere il proprio stato a meno che non venga esercitato su di esso una forza che lo costringa a cambiare stato.

Seconda legge di Newton

La seconda legge di Newton, o principio fondamentale della dinamica, afferma che una forza applicata su un corpo è uguale al prodotto dell'accelerazione per la massa. L'equazione che la rappresenta è F=ma, dove F è la forza, m la massa e a l'accelerazione.

Terza legge di Newton

Se un corpo X esercita una forza su un punto materiale Y, questo reagisce opponendo una forza uguale e contraria a quella del corpo X. La terza legge di Newton è anche conosciuta come principio di azione e reazione.

Statica e idrostatica

Per studiare l'equilibrio dei fluidi devi conoscere i principi di statica e idrostatica.
La statica e l'idrostatica studiano lo stato di equilibrio dei fluidi!

Che cosa studiano l'idrostatica e la statica? L'idrostatica è quella branca della meccanica che studia i fluidi in stato di quiete. La figura di riferimento è Archimede, lo studioso greco che fece diversi esperimenti per capire il comportamento dei fluidi.

La spinta di Archimede è un principio che possiamo sperimentare nella vita di tutti i giorni ed esprime un concetto molto semplice:

"Un corpo immerso in un liquido riceverà una spinta verso l'altro dello stesso peso del fluido spostato." 

Se hai a disposizione una bilancia di Galileo Galilei puoi vuoi vedere anche tu come si comporta un corpo immerso in un liquido, a seconda del suo peso. Se la spinta del liquido è superiore al peso del corpo questo subisce un'accelerazione verso l'alto. Se il peso del corpo è inferiore a quello della spinta il corpo avrà un'accelerazione verso il basso.

Sfruttando la pressione idrostatica, possiamo realizzare macchinari che ci permettono di produrre una gran quantità di forza facendo pressione sulla superficie di un liquido.

Il principio di Pascal afferma, infatti, che la pressione che viene esercitata su un punto di un fluido viene trasmessa con la stessa intensità a ogni altro punto del fluido.

La statica è quella branca della meccanica che studia i corpi in stato di quiete. L'assenza di movimento equivale a un'accelerazione nulla, ossia una condizione in cui le forze che agiscono su un corpo sono in equilibrio. Nella statica, la somma vettoriale delle forze esercitate su un punto materiale è nulla.

Con la statica possiamo valutare le condizioni di equilibrio di corpi molto grandi e molto piccoli distinguendo tre tipi di equilibrio:

  • Equilibrio stabile, il corpo tende a tornare al suo normale stato di equilibrio anche se ci sono delle perturbazioni nel sistema.
  • Equilibrio instabile, basta anche la minima perturbazione per alterare lo stato di equilibrio dei corpi.
  • Equilibrio indifferente, i corpi permangono in uno stato di inerzia, indipendentemente dal tipo di forza che viene esercitato

La gravitazione universale

Le forza gravitazionale è una delle maggiori intuizioni della fisica classica.
Qual è il principio di caduta libera dei corpi?

La legge di gravitazione universale è stata elaborata da Isaac Newton e spiega la forza di attrazione che esiste tra due corpi dotati di massa. Questa forza è come se fosse una linea immaginaria che unisce i corpi.

Secondo la legge di gravitazione universale:

"Due corpi dotati di massa si attraggono con una forza direttamente proporzionale al prodotto delle masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che li separa."

Newton è riuscito a dimostrare le leggi di Keplero sulle orbite ellittiche, la velocità dei pianeti. La legge di gravitazione universale permette di determinare il raggio e la massa delle stelle, i periodi degli asteroidi e gli eventi astronomici.

Stando a una leggenda, Newton ha avuto l'intuizione sulla forza di gravità osservando la caduta di una mela dall'albero. La legge di gravitazione universale è stata fondamentale per le successive teorie sulla relatività e la meccanica quantistica.

Conoscere la fisica classica è quindi importante per capire le più recenti scoperte della fisica come il buco nero. La fisica, poi, è una delle materie di studio alle superiori e per chi è iscritto al liceo scientifico è anche materia d'esame.

La seconda prova scritta per il liceo scientifico è infatti la prova di matematica e fisica. Gli studenti devono risolvere un problema a scelta e rispondere a quattro quesiti sugli otto preparati dal ministero.

Se pensi di iscriverti alla facoltà di fisica, approfitta del ripasso generale che fai per gli esami di maturità perché ti servirà per affrontare le prove di auto-valutazione all'università.

Si tratta di un test di matematica, logica e scienze che serve a te per capire il tuo livello di partenza, e all'università per sapere se hai bisogno di approfondire le conoscenze scientifiche prima di passare al piano di studi regolare.

Qualunque sia il motivo per cui studi fisica, ricordati che è strettamente legata alla matematica, quindi non sottovalutare mai le formule. Approfitta anche del suo carattere pratico per fare degli esperimenti e capire meglio concetti come l'accelerazione, l'equilibrio, la forza.

Buono studio!

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Catia

Traduttrice e scrittrice con una passione per le lingue