Il movimento dei corpi ha sempre destato la curiosità di osservatori e studiosi, come dimostrano le opere di Aristotele e altri pensatori dell'Antica Grecia. Il filosofo greco, per esempio, affermò che un corpo si muove solo se viene esercitata una forza su di esso.

Questo principio della meccanica, la parte della fisica che studia il moto dei corpi, sarà la base per i successivi studi in materia. Galileo Galilei fece degli esperimenti per dimostrare che esistono diverse forze che agiscono sul movimento dei corpi.

Isaac Newton teorizzò le tre leggi che hanno dato origine alla dinamica, la scienza che studia le cause del moto dei corpi. Nel novecento, la fisica entra nel suo periodo d'oro con le rivoluzionarie teorie di Albert Einstein sulla relatività del moto. Attualmente, gli studiosi continuano a cercare le risposte sul moto dei pianeti nell'universo e sul moto di particelle a livello subatomico con la fisica quantistica.

Tutto questo ci dice che lo studio del movimento è fondamentale in una materia come la fisica. Per questo la meccanica è parte integrante del programma scolastico di fisica. Vediamo allora quali sono i principi della dinamica e della cinematica che ogni studente dovrebbe conoscere.

La dinamica

La gravità è una forza teorizzata ma non ancora misurata.
La gravità è una delle forze principali della dinamica!

La dinamica è la branca della fisica che studia il moto dei corpi a partire dalle sue cause. In altre parole, cerca di spiegare quali sono i fattori che determinano e modificano il movimento. Alla base della dinamica ci sono tre principi fondamentali, detti anche leggi di Newton. Possiamo affermare che è grazie a questi principi e alla continua ricerca sul moto che oggi siamo arrivati all'Esa, European Space Agency! Cominciamo dalla prima legge di Newton.

Prima legge di Newton

La prima legge di Newton corrisponde al principio di inerzia. Lo scopo della dinamica è comprendere la situazione dei corpi che si trovano in stato di quiete o moto.

In base a questa legge, un corpo tende a mantenere il proprio stato di quiete e moto uniforme, se si muove con moto rettilineo uniforme, se una forza che agisce su di esso fosse nulla, o meglio pari a zero. Il principio di inerzia dice che un corpo mantiene il proprio stato iniziale.

Seconda legge di Newton

La seconda legge di Newton è il principio fondamentale della dinamica e descrive le conseguenze delle forze che agiscono su un corpo in relazione alla sua massa.

Secondo questa legge, il cambiamento di stato di un corpo dipende dalla forza che viene esercitata su di esso. La forza è uguale al prodotto tra la massa del corpo e l'accelerazione che il corpo subisce.

Questo secondo principio della fisica è importante perché introduce il concetto di accelerazione e massa inerziale. Se applico una forza a un corpo quello subisce un'accelerazione ma oppone una resistenza alla variazione del suo stato che è uguale alla sua massa.

Prova a spingere un grande oggetto e sentirai la sua massa che si oppone!

La massa inerziale è uguale al rapporto tra la forza e l'accelerazione! Anche la terra è dotata di una massa e la sua forza di attrazione è la forza gravitazionale! Questa forza viene esercitata tra la massa della terra e quella di qualunque corpo sia presente su di essa.

La terza legge di Newton

La terza legge di Newton studia le interazioni tra i corpi affermando il principio di azione e reazione. Quando un corpo esercita una forza su un altro corpo, questo risponderà con una forza della stessa intensità ma di senso opposto alla prima.

Se un corpo A esercita una forza su un corpo B, questo risponderà con una forza uguale e contraria a quella di A.

Per esempio, quando si spara un colpo con una pistola, il tiratore riceve una forza nel senso opposto rispetto a quella del proiettile. Questo principio è importante perché dice che le forze non possono mai essere considerate come isolate, ma c'è sempre un'interazione tra i corpi.

Newton ha fatto la storia della meccanica!

Applicazione delle leggi di Newton

La quantità di movimento si riferisce all'interazione tra due corpi!
Con la fisica scopri le interazioni tra i moti dei corpi!

Per capire meglio l'importanza delle leggi di Newton, dobbiamo cercare di osservarle nella nostra vita quotidiana. Secondo la prima legge di Newton, se guidi un'automobile a 100 km/h e non usi né freno, né acceleratore, l'auto continuerà ad andare a questa velocità verso la sua destinazione finale.

In base al principio della seconda legge di Newton, possiamo affermare che la forza di attrito influenza il movimento dei corpi. Facciamo un esempio pratico e mettiamo che tu debba spostare una scatola e uno skate dal salone alla tua camera. Quale sarebbe il modo migliore per farlo? Dovresti mettere lo skate nella scatola e sollevarli, oppure sarebbe meglio mettere la scatola sopra lo skate e spingere questi oggetti?

Come è facile intuire, è più facile spostare la scatola sullo skate. In questo esempio si può notare che la massa dei due corpi non cambia. Abbiamo la massa della scatola e quella dello skate in entrambi i casi. Per via della forza di attrito, una forza che agisce nel senso opposto rispetto a quella applicata, la migliore opzione è ridurre la forza di attrito usando le ruote dello skate che toccano terra.

Infine, la terza legge di Newton, ci dice che la Terra esercita su di noi è la stessa forza che noi esercitiamo su di essa. Questo perché la forza gravitazionale corrisponde a un'interazione tra due corpi, la forza di azione e reazione.

Per questo possiamo applicare le regole della dinamica nei nostri spostamenti quotidiani. Se vuoi prendere un buon voto a un'interrogazione o prepararti agli esami di maturità devi capire le basi della fisica a cominciare dagli argomenti di meccanica.

Impulso e quantità di moto

L'impulso è una grandezza fisica che prende in considerazione la forza applicata a un corpo e il tempo applicato. La quantità di moto misura la variazione del moto di un determinato corpo.

L'impulso, Q, è la quantità di moto di un corpo Y di massa m che in un determinato istante, chiamato t, possiede una velocità chiamata v. L'equazione che lo rappresenta è: Q=mv.

Lavoro ed energia meccanica

I fattori lavoro ed energia influenzano il moto dei corpi.
Il lavoro e l'energia sono due fattori essenziali per il moto dei corpi!

L'energia è una parte essenziale per il nostro corpo e per quelli che ci circondano. Il nostro corpo, per esempio, trae energia dagli alimenti ed è questa che ci permette di muoverci. Allo stesso modo, l'energia elettrica è generata dal moto dell'acqua. In entrambi i casi l'energia non viene creata, ma è trasformata.

Nella fisica meccanica l'energia è prodotta dal lavoro di un corpo e corrisponde alla somma dell'energia cinetica con l'energia potenziale elastica o gravitazionale. Per questo, la formula dell'energia meccanica è: E = K+U:

  • E, energia meccanica
  • K, energia cinetica
  • U, energia potenziale

Per quanto riguarda il lavoro, è una grandezza fisica legata allo spostamento. Si tratta, infatti, di una forza costante che viene esercitata su un corpo che fa uno spostamento rettilineo.

Cinematica

La cinematica è la parte della meccanica che studia il moto dei corpi e ne indica la velocità, l'accelerazione e lo spostamento in ogni istante. Questa parte della meccanica, però, non tiene in considerazione la massa dei corpi e la forza applicata.

Con la cinematica puoi calcolare facilmente la velocità di un'automobile, il tempo di arrivo di un aereo, l'accelerazione di un atleta durante la corsa.

La cinematica si divide in scalare e vettoriale. Nella cinematica scalare non si tengono in considerazione la direzione e il senso del moto. Questa disciplina, cerca quindi di semplificare al massimo lo studio del movimento.

Al contrario, la cinematica vettoriale include la direzione e il senso nello studio del movimento. In questa area della fisica devi conoscere il concetto di vettore spostamento, ossia la variazione di un punto materiale P in un intervallo di tempo.

Ricordati che in natura i corpi non si muovono su una linea retta, ma su un piano e nello spazio. Ecco perché aree come la cinematica, la statica e l'idrostatica fanno parte del programma scolastico di fisica!

La fisica alle superiori!

Con la cinematica si studia il movimento senza considerare le forze applicate.
La meccanica fa parte del programma scolastico!

A proposito di programma scolastico, quali sono gli argomenti di fisica che si studiano a scuola? La fisica meccanica in generale è uno degli argomenti principali per gli studenti di tutte le scuole.

Per chi frequenta il liceo scientifico la fisica è anche una materia d'esame obbligatoria insieme a matematica.

Nella seconda prova scritta gli studenti devono risolvere un problema e rispondere a quattro quesiti di fisica e matematica. Gli argomenti trattati sono:

  • Misura e grandezze fisiche
  • Cinematica classica e relativistica
  • Energia e materia
  • Onde e particelle
  • Forza e campi

Se ti prepari bene alla prova di matematica e fisica sarai avvantaggiato anche all'università, soprattutto se scegli la facoltà di fisica. Anche se non è più a numero chiuso, la facoltà di fisica chiede a tutti gli aspiranti studenti di superare una prova generale sulle proprie conoscenze matematico-scientifiche, anche su concetti base come la legge di gravitazione universale.

Se presti attenzione in classe, studi i concetti di fisica riportandoli a ciò che vedi nella vita quotidiana non avrai alcuna difficoltà con questa materia!

Bisogno di un insegnante di Fisica?

Ti è piaciuto l'articolo?

5,00/5 - 1 vote(s)
Loading...

Catia

Traduttrice e scrittrice con una passione per le lingue