LA CAUSA DEL MOTO RETTILINEO UNIFORME: L'INERZIA

Basandoci sul nostro senso comune, dovremo concludere che per mantenere in moto un corpo sia necessario applicargli continuamente una forza e quanto maggiore è la forza tanto maggiore è la velocità. Quindi sembra che la velocità indica se le forze agiscono oppure no sul corpo. Infatti, su una strada orizzontale, una volta spento il motore l'automobile inesorabilmente si arresta, e così la bicicletta se si smette di pedalare. Questa idea era condivisa da Aristotele che, ricordiamo, aveva posto il "senso comune delle cose" come uno dei cardini del suo metodo deduttivo di studio dei fenomeni naturali. Tale teoria del moto dominò la scena scientifica per duemila anni e solo nel diciassettesimo secolo cedette il passo alle nuove teorie di Galileo il quale sperimentalmente dimostrò che, soltanto quando è presente l'attrito è necessaria una forza per mantenere in movimento un corpo. Se si disponesse di un corpo perfettamente levigato e di una superficie orizzontale illimitata e perfettamente liscia , il corpo, una volta subita la spinta , continuerebbe a muoversi indefinitamente lungo una traiettoria rettilinea. Newton sviluppò ulteriormente questa brillante intuizione formulando la seguente legge nota come 1° principio della dinamica "Un corpo non soggetto ad alcuna forza o soggetto a forze equilibrate, cioè a forze la cui risultante è nulla, persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme".

Detto in parole semplici: tutti i corpi sono sostanzialmente “pigri” , non hanno nessuna voglia di fare qualcosa di diverso da quello che stanno facendo.

La tendenza di un corpo a rimanere fermo se è fermo , e a continuare a muoversi di moto rettilineo uniforme se è in moto, cioè la sua tendenza a opporsi all’azione delle forze, è una proprietà intrinseca della materia chiamata inerzia. Poiché questa tendenza è tanto più forte quanto maggiore è la loro massa, l’inerzia di un corpo è misurata dalla sua massa.

La motocicletta è improvvisamente fermata dalla forza di reazione di un ostacolo . Sul motociclista non agisce nessuna forza e quindi prosegue di moto rettilineo uniforme

L’inerzia dei corpi cioè la loro tendenza a mantenere costante la velocità spiega, ad esempio, perché è bene usare le cinture di sicurezza. Infatti se l’auto decelera bruscamente i passeggeri continuano per inerzia a muoversi con la stessa velocità a cui stava viaggiando l’auto prima di incontrare l’ostacolo e quindi ci si sente spinti in avanti. In conclusione: i corpi tendono per loro natura a mantenere la velocità che possiedono cioè a mantenere lo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme.

Es1: Le sonde spaziali che sono state inviate verso i pianeti più lontani, come la sonda Voyager lanciata nel 1977, viaggiano nel vuoto, senza motori, a velocità elevatissime (100 000 Km/h), poiché nessuna forza si oppone alla loro inerzia. I motori sono serviti durante la fase di decollo solo per raggiungere tali velocità e per effettuare le correzioni di rotta durante il tragitto tra i pianeti. In 20 anni Voyager ha percorso, senza consumare una goccia di benzina:

S =

Es2: Su un libro appoggiato su un tavolo agiscono due forze uguali e contrarie: la forza peso P che è la forza con cui il libro è attratto dalla Terra e la reazione vincolare T detta anche forza di sostegno che è la forza esercitata dal tavolo sul libro. Il libro che inizialmente era fermo rimane immobile poiché la risultante delle forze che agiscono su di esso è nulla.

Es3: Se osservo un'automobile che si muove a velocità costante avviene che la forza applicata dal motore, detta forza motrice F_m, controbilancia esattamente la forza di attrito F_a dell'aria e del contatto tra ruota ed asfalto.

La forza di attrito è direttamente proporzionale al peso P dell'auto.

F_a /P = cost

La costante di proporzionalità, chiamata coefficiente di attrito m , dipende dal tipo di sostanza di cui sono costituite le superfici dei corpi posti a contatto. Il suo valore per la gomma su asfalto è m = 0.8

Se l'auto ha una massa di 1 tonnellata si ha che F_a = Pertanto una forza motrice avente questa intensità è in grado di muovere l'automobile a velocità costante.

Dalla prima legge è possibile trarre le seguenti considerazioni:

1. L'individuazione della sostanziale equivalenza  tra uno stato di quiete e uno di moto rettilineo uniforme: in entrambi i casi la forza risultante è zero.
2. La presa in considerazione del problema del sistema di riferimento:   se vogliamo che i concetti di quiete e di moto abbiano significato, dobbiamo specificare il sistema di riferimento rispetto al quale vengono eseguite le osservazioni.