- Quali sono le leggi di Newton?
- Prima legge di Newton o legge di inerzia
- Seconda legge o Legge fondamentale della dinamica
- Terza legge o Principio di azione e reazione
- Biografia di Isaac Newton
Spieghiamo cosa sono le leggi di Newton, come spiegano l'inerzia, la dinamica e il principio di azione-reazione.
Quali sono le leggi di Newton?
Le leggi di Newton o leggi del moto di Newton sono i tre principi fondamentali su cui si basa la meccanica classica, uno dei rami della fisico. Sono stati postulati da Sir Isaac Newton nel suo lavoro Philosohiae naturalis principia mathematica ("Principi matematici della filosofia naturale") del 1687.
Questo insieme di leggi fisiche ha rivoluzionato i concetti di base riguardanti la movimento dei corpi che l'umanità aveva. Insieme ai contributi di Galileo Galilei, costituisce la base deldinamico. In combinazione con ilLegge di gravitazione universale di Albert Einstein, permette di dedurre e spiegare le Leggi di Keplero sul moto dei pianeti.
Tuttavia, le leggi di Newton sono valide solo all'interno di sistemi di riferimento inerziali, cioè quelli che non sono accelerati e in cui intervengono solo forze reali. Inoltre, queste leggi sono valide per oggetti che si muovono a una velocità molto più lenta di quella velocità della luce (300.000 km/s).
Le leggi di Newton partono dalla considerazione del moto come Dislocamento da un oggetto da un luogo a un altro, tenendo conto del luogo in cui si verifica, che può anche spostarsi a velocità costante rispetto a un altro luogo.
Prima legge di Newton o legge di inerzia
Il prima legge di Newton contraddice un principio formulato nel antichità dal saggio greco Aristotele, per il quale un corpo poteva mantenere il suo movimento solo se a forza sostenuto. Newton afferma invece che:
"Ogni corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme a meno che non sia costretto a cambiare stato da forze impresse su di esso."
Pertanto, un oggetto che si muove o che è in quiete non può alterare quello stato, a meno che non gli venga applicato un qualche tipo di forza.
Secondo questo principio, il moto coinvolge grandezze vettoriali (dotate di direzione e senso). L'accelerazione può essere calcolata dalla velocità iniziale e finale. Inoltre, propone che i corpi in movimento tendano sempre allo spostamento secondo un percorso rettilineo e uniforme.
Un perfetto esempio della legge diinerzia è costituito da un lanciatore di pesi alle Olimpiadi. L'atleta acquista slancio muovendosi in circolo, ruotando il peso legato con una corda sul proprio asse (movimento circolare), fino a raggiungere laaccelerazione necessario rilasciarlo e vederlo volare in linea retta (moto rettilineo uniforme).
Questo moto rettilineo continua fino algravità la sua traiettoria è curva. Allo stesso tempo, l'attrito dell'oggetto con l'aria rallenta (accelerazione negativa) fino a farlo cadere.
Seconda legge o Legge fondamentale della dinamica
La seconda legge di Newton mette in relazione forza, massa e accelerazione.
In questa legge Newton definisce il concetto di forza (rappresentato da F), affermando che:
"Il cambiamento di un movimento è direttamente proporzionale alla forza stampata su di esso e avviene secondo la linea retta lungo la quale quella forza è stampata".
Ciò significa che l'accelerazione di un oggetto in movimento risponde sempre alla quantità di forza applicata ad esso in un dato momento, per modificarne la traiettoria o la velocità.
Da queste considerazioni nasce l'equazione fondamentale della dinamico per oggetti di massa costante:
Forza risultante (Fresultant) = massa (m) x accelerazione (a)
Una forza netta agisce su un corpo di massa costante e ti dà una certa accelerazione. Nei casi in cui la massa non è costante, la formula si concentrerà maggiormente sulla quantità di moto (p), secondo la seguente formula:
Quantità di movimento (p) = massa (m) x velocità (v). Quindi: Fneta = d (m.v) / dt.
Pertanto, la forza può essere correlata all'accelerazione e alla massa, indipendentemente dal fatto che quest'ultima sia variabile o meno.
Per esemplificare questa seconda legge, il caso della caduta libera è l'ideale: se facciamo cadere una pallina da tennis da un edificio, l'accelerazione che subisce aumenterà man mano che la tempo metereologico trascorre, dal momento che forza di gravità. Pertanto, la sua velocità iniziale sarà zero, ma le verrà applicata una forza costante in linea retta, verso il basso.
Terza legge o Principio di azione e reazione
Secondo la terza legge di Newton,
"Ogni azione corrisponde a una reazione uguale ma in senso opposto: il che significa che le azioni reciproche di due corpi sono sempre uguali e dirette in senso opposto."
In questo modo, ogni volta che una forza viene esercitata su un oggetto, esercita una forza simile su indirizzo opposti e di uguale intensità, quindi se due oggetti (1 e 2) interagiscono, la forza esercitata dall'uno sull'altro sarà di grandezza uguale a quella esercitata dall'altro sul primo, ma di segno opposto.
Cioè: F1-2 = F2-1. La prima forza sarà conosciuta come "azione" e la seconda forza come "reazione".
Per dimostrare questa terza legge basta osservare cosa succede quando due persone di peso simile corrono in direzioni opposte e si scontrano: entrambe riceveranno la forza dell'altra e saranno scagliate in direzione opposta. Lo stesso accade quando una palla rimbalza sul muro e viene lanciata dentro indirizzo al contrario, con una forza simile a quella che proiettiamo quando lo lanciamo.
Biografia di Isaac Newton
Isaac Newton (1642-1727) nacque nel Lincolnshire, in Inghilterra. Figlio di contadini puritani, la sua nascita è stata traumatica ed è venuto al mondo così magro e gracile che pensavano che non sarebbe vissuto a lungo.
Tuttavia, è cresciuto fino a diventare un bambino eccentrico, con primi talenti per matematica e il filosofia naturale. All'età di diciotto anni entrò all'Università di Cambridge per continuare i suoi studi. Si dice che entrasse molto poco in classe, poiché il suo interesse principale era nel biblioteca e formazione da autodidatta.
Ciò non ha impedito il suo sviluppo accademico. Divenne un fisico, teologo, filosofo e matematico di rilievo, riconosciuto dalla Royal Society. È accreditato con l'invenzione del calcolo matematico, così come vari studi sull'ottica e luce.
Inoltre, contribuì enormemente allo sviluppo della matematica e della fisica: scoprì lo spettro di colore di luce, ha formulato una legge di conduzione termica, un altro sull'origine di stelle, circa la velocità del suono in aria e la meccanica di fluidi, e un enorme eccetera. Il suo grande lavoro è stato il Philosophiae naturalis principia mathematica.
Newton morì nel 1727, dopo essere stato uno scienziato rispettato e onorato, ricevendo una nomina signorile ("signore") dalla regina Anna d'Inghilterra. Soffriva di colica renale e altri disturbi renali che, dopo molte ore di delirio, lo portarono finalmente alla tomba il 31 marzo.