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Le leggi di Newton sul moto

Le leggi di Newton sul moto

L'animazione illustra le tre leggi del moto, formulate da Sir Isaac Newton, che hanno gettato le basi per la meccanica classica.

Fisica

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Domande

  • Cosa succede ad un corpo in movimento se nessuna forza esterna agisce su di esso?
  • Perché dobbiamo esercitare una forza per far scorrere un corpo sul pavimento in moto rettilineo uniforme?
  • La Terra attrae una palla con una forza pari a 1 N. Con quale forza viene attratta la Terra dalla palla?
  • Due corpi di massa diversa si attraggono reciprocamente con una forza gravitazionale. Cosa si può dire riguardo all'intensità di queste forze?
  • Ci sono due navi spaziali di massa diversa. Le forze che agiscono su di loro hanno la stessa intensità. Quale delle due ha un'accelerazione maggiore?
  • Qual è lo stato naturale dei corpi?
  • Qual è il titolo dell'opera più importante di Newton?
  • Quale dei termini seguenti NON è relativo a Newton?
  • In quale campo della scienza NON lavorò Newton?

Scene

Prima legge di Newton

  • Un corpo mantiene il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, finché una forza non agisce su di esso.
  • forza di attrito - La forza di attrito che agisce sul corpo in movimento cambia il suo stato di moto, cioè rallenta il corpo. (La decelerazione è un'accelerazione negativa.) Se la forza di attrito non agisse sul corpo, esso si muoverebbe di moto rettilineo uniforme.
  • forza di attrito - La forza di attrito che agisce continumente sul corpo in movimento tende a cambiare il suo stato di moto. Per mantenere il moto rettilineo uniforme del corpo, una forza deve essere esercitata su di esso. Tuttavia, questa forza è necessaria per vincere la forza di attrito.
  • forza di trazione - Per mantenere il moto rettilineo uniforme del corpo, una forza deve essere esercitata su di esso a causa della forza di attrito che lo rallenta. La forza di trazione e la forza di attrito hanno la stessa intensità e agiscono in versi opposti. Perciò la forza netta agente sul copro è nulla. Di conseguenza, esso si muove di moto rettilineo uniforme. Il fatto che un corpo spinto sulla scrivania rallenta e si ferma non contraddice la prima legge di Newton, perché la forza di attrito agisce continuamente sul corpo.
  • Un corpo sul quale agisce una forza subisce un’accelerazione ad essa proporzionale, nella stessa direzione e con lo stesso verso (F = ma).
  • forza di spinta - Il motore la esercita sulla nave spaziale accelerandola. Nello spazio nessuna forza di attrito agisce, per questo la nave spaziale si muove di moto rettilineo uniforme.
  • forze di spinta uguali
  • corpo di massa minore
  • corpo di massa maggiore - Il corpo di massa maggiore avrà un'accelerazione minore. La massa specifica quanta resistenza un corpo oppone all'accelerazione, ovvero è la misura dell'inerzia del corpo.
  • masse uguali
  • forza di spinta minore
  • forza di spinta maggiore - Se due corpi hanno la stessa massa, il corpo su cui agisce una forza maggiore, subirà un'accelerazione maggiore.
  • Quando un corpo esercita una forza su un secondo corpo, il secondo corpo esercita una forza sul primo corpo. Le due forze sono della stessa intensità, ma di verso opposto.
  • forza - L'astronauta la exercita sulla palla, per questo la palla accelera.
  • controforza - La palla la exercita sull'astronauta, per questo l'astronauta accelera.
  • forza - Spinge in fuori il proiettile.
  • controforza - Causa il rinculo della pistola.
  • forza
  • controforza - La palla esercita una forza sul pavimento. Anche il pavimento esercita sulla palla una forza della stessa intensità, ma agendo in verso opposto. Ecco perché la palla rimbalza sul pavimento.
  • forza (peso) - Con questa forza viene tirato il ramo/il dinamometro dalla mela.
  • controforza - Con questa forza viene tirata la mela dal ramo/dal dinamometro. Equilibra la forza peso della mela; senza questa forza la mela subirebbe un'accelerazione.
  • forza (peso) - Con questa forza viene attratta la mela dalla Terra.
  • controforza - Con questa forza viene attratta la Terra dalla mela.

La prima legge di Newton, detta principio d'inerzia, afferma che un corpo mantiene il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, finché una forza non agisce su di esso. Questo significa che il moto è uno stato; la forza esterna è necessaria non per mantenere questo stato, ma per cambiarlo. Prima di Newton, gli scienziati credevano che la forza fosse necessaria per mantenere il moto. Infatti, secondo l'esperienza generale, se nessuna forza agisce su un corpo, esso mantiene il proprio stato di quiete o torna allo stato di quiete. In realtà, la forza è necessaria sia per avviare il moto, sia per interromperlo; tuttavia, l'attrito può ingannarci facilmente.

Un corpo spinto sulla scrivania si ferma, ma non perché non è soggetto a forze, ma perché è soggetto ad una forza di attrito che cambia il suo stato di moto. Per mantenere il moto rettilineo uniforme di un corpo, una forza deve essere esercitata su di esso. Tuttavia, questa forza è necessaria solo per controbilanciare la forza di attrito.

Il principio d'inerzia è valido solo in sistemi di riferimento inerziali, cioè in sistemi con accelerazione nulla. Per esempio, una macchina che sta accelerando non è un sistema di riferimento inerziale: siamo spinti contro il sedile senza che nessuna forza agisca su di noi. Una buona rappresentazione del sistema di riferimento inerziale sarebbe una nave spaziale in movimento nello spazio senza attrito, lontano dai corpi celesti massicci.

Seconda legge di Newton

  • Un corpo mantiene il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, finché una forza non agisce su di esso.
  • forza di attrito - La forza di attrito che agisce sul corpo in movimento cambia il suo stato di moto, cioè rallenta il corpo. (La decelerazione è un'accelerazione negativa.) Se la forza di attrito non agisse sul corpo, esso si muoverebbe di moto rettilineo uniforme.
  • forza di attrito - La forza di attrito che agisce continumente sul corpo in movimento tende a cambiare il suo stato di moto. Per mantenere il moto rettilineo uniforme del corpo, una forza deve essere esercitata su di esso. Tuttavia, questa forza è necessaria per vincere la forza di attrito.
  • forza di trazione - Per mantenere il moto rettilineo uniforme del corpo, una forza deve essere esercitata su di esso a causa della forza di attrito che lo rallenta. La forza di trazione e la forza di attrito hanno la stessa intensità e agiscono in versi opposti. Perciò la forza netta agente sul copro è nulla. Di conseguenza, esso si muove di moto rettilineo uniforme. Il fatto che un corpo spinto sulla scrivania rallenta e si ferma non contraddice la prima legge di Newton, perché la forza di attrito agisce continuamente sul corpo.
  • Un corpo sul quale agisce una forza subisce un’accelerazione ad essa proporzionale, nella stessa direzione e con lo stesso verso (F = ma).
  • forza di spinta - Il motore la esercita sulla nave spaziale accelerandola. Nello spazio nessuna forza di attrito agisce, per questo la nave spaziale si muove di moto rettilineo uniforme.
  • forze di spinta uguali
  • corpo di massa minore
  • corpo di massa maggiore - Il corpo di massa maggiore avrà un'accelerazione minore. La massa specifica quanta resistenza un corpo oppone all'accelerazione, ovvero è la misura dell'inerzia del corpo.
  • masse uguali
  • forza di spinta minore
  • forza di spinta maggiore - Se due corpi hanno la stessa massa, il corpo su cui agisce una forza maggiore, subirà un'accelerazione maggiore.
  • Quando un corpo esercita una forza su un secondo corpo, il secondo corpo esercita una forza sul primo corpo. Le due forze sono della stessa intensità, ma di verso opposto.
  • forza - L'astronauta la exercita sulla palla, per questo la palla accelera.
  • controforza - La palla la exercita sull'astronauta, per questo l'astronauta accelera.
  • forza - Spinge in fuori il proiettile.
  • controforza - Causa il rinculo della pistola.
  • forza
  • controforza - La palla esercita una forza sul pavimento. Anche il pavimento esercita sulla palla una forza della stessa intensità, ma agendo in verso opposto. Ecco perché la palla rimbalza sul pavimento.
  • forza (peso) - Con questa forza viene tirato il ramo/il dinamometro dalla mela.
  • controforza - Con questa forza viene tirata la mela dal ramo/dal dinamometro. Equilibra la forza peso della mela; senza questa forza la mela subirebbe un'accelerazione.
  • forza (peso) - Con questa forza viene attratta la mela dalla Terra.
  • controforza - Con questa forza viene attratta la Terra dalla mela.

La seconda legge di Newton afferma che l'accelerazione di un corpo è direttamente proporzionale alla forza che agisce su di esso.

Un forza doppia o tripla produce sullo stesso corpo un'accelerazione doppia o tripla. Il fattore di proporzionalità è la massa: se la massa del corpo è due o tre volte maggiore mentre la forza agente su di esso rimane la stessa, la sua accelerazione sarà due o tre volte inferiore.

La massa specifica quanta resistenza un corpo oppone all'accelerazione; la massa è quindi la misura dell'inerzia di un corpo. La formula è F = ma.

La massa si misura in chilogrammi (kg), l'accelerazione in m/s². Perciò la forza si misura in kg (m/s²), o in newton (N).

1 N è la quantità di forza necessaria per imprimere a 1 kg di massa un'accelerazione di 1 m/s².

Terza legge di Newton

  • Un corpo mantiene il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, finché una forza non agisce su di esso.
  • forza di attrito - La forza di attrito che agisce sul corpo in movimento cambia il suo stato di moto, cioè rallenta il corpo. (La decelerazione è un'accelerazione negativa.) Se la forza di attrito non agisse sul corpo, esso si muoverebbe di moto rettilineo uniforme.
  • forza di attrito - La forza di attrito che agisce continumente sul corpo in movimento tende a cambiare il suo stato di moto. Per mantenere il moto rettilineo uniforme del corpo, una forza deve essere esercitata su di esso. Tuttavia, questa forza è necessaria per vincere la forza di attrito.
  • forza di trazione - Per mantenere il moto rettilineo uniforme del corpo, una forza deve essere esercitata su di esso a causa della forza di attrito che lo rallenta. La forza di trazione e la forza di attrito hanno la stessa intensità e agiscono in versi opposti. Perciò la forza netta agente sul copro è nulla. Di conseguenza, esso si muove di moto rettilineo uniforme. Il fatto che un corpo spinto sulla scrivania rallenta e si ferma non contraddice la prima legge di Newton, perché la forza di attrito agisce continuamente sul corpo.
  • Un corpo sul quale agisce una forza subisce un’accelerazione ad essa proporzionale, nella stessa direzione e con lo stesso verso (F = ma).
  • forza di spinta - Il motore la esercita sulla nave spaziale accelerandola. Nello spazio nessuna forza di attrito agisce, per questo la nave spaziale si muove di moto rettilineo uniforme.
  • forze di spinta uguali
  • corpo di massa minore
  • corpo di massa maggiore - Il corpo di massa maggiore avrà un'accelerazione minore. La massa specifica quanta resistenza un corpo oppone all'accelerazione, ovvero è la misura dell'inerzia del corpo.
  • masse uguali
  • forza di spinta minore
  • forza di spinta maggiore - Se due corpi hanno la stessa massa, il corpo su cui agisce una forza maggiore, subirà un'accelerazione maggiore.
  • Quando un corpo esercita una forza su un secondo corpo, il secondo corpo esercita una forza sul primo corpo. Le due forze sono della stessa intensità, ma di verso opposto.
  • forza - L'astronauta la exercita sulla palla, per questo la palla accelera.
  • controforza - La palla la exercita sull'astronauta, per questo l'astronauta accelera.
  • forza - Spinge in fuori il proiettile.
  • controforza - Causa il rinculo della pistola.
  • forza
  • controforza - La palla esercita una forza sul pavimento. Anche il pavimento esercita sulla palla una forza della stessa intensità, ma agendo in verso opposto. Ecco perché la palla rimbalza sul pavimento.
  • forza (peso) - Con questa forza viene tirato il ramo/il dinamometro dalla mela.
  • controforza - Con questa forza viene tirata la mela dal ramo/dal dinamometro. Equilibra la forza peso della mela; senza questa forza la mela subirebbe un'accelerazione.
  • forza (peso) - Con questa forza viene attratta la mela dalla Terra.
  • controforza - Con questa forza viene attratta la Terra dalla mela.

La terza legge di Newton è la legge di azione e reazione. Quando un corpo esercita una forza su un secondo corpo, il secondo corpo esercita una forza sul primo corpo. Le due forze sono della stessa intensità, ma di verso opposto. Ciò significa che le forze agiscono sempre in coppia.

Questo principio è la base del funzionamento di un razzo: la forza di azione è quella dei gas che sfuggono dal razzo, la forza dei gas provoca una forza di reazione che spinge il razzo nella direzione opposta.

I piedi che spingono il suolo esercitano una forza, il suolo spinge contro i piedi con la stessa forza. Qualsiasi corpo attrae la Terra con la stessa forza con la quale esso è attratto dalla Terra.

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