DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE Cinematica e Dinamica In Cinematica si studia il moto di un corpo dal un punto di vista spazio-temporale adoperando le grandezze fisiche tempo, posizione, velocità ed accelerazione. La Dinamica cerca invece di indagare le cause dei moti ovvero si studia il moto di un corpo tenendo conto della presenza degli altri corpi con cui può interagire, mettendo in correlazione l’accelerazione con grandezze fisiche quali la massa e la forza. La Dinamica è quella parte della Fisica che si occupa di trovare e studiare le relazioni tra le grandezze che descrivono il moto di un corpo (grandezze cinematiche) e le sue interazioni (forze) con tutto il resto dell’Universo. Se consideriamo un corpo le cui parti si muovono allo stesso modo cosicché possa essere schematizzato come una particella puntiforme, ha poca importanza conoscere in quale punto agisce l’ambiente esterno, lo scopo sarà quello di determinare l’effetto complessivo dell’ambiente. Per eseguire questi studi è essenziale dapprima introdurre il concetto di forza F, che sostanzialmente rappresenta il mezzo per collegate il moto dei corpi all’influenza dell’ambiente esterno.
Concetto di Forza e Prima Legge di Newton Supponiamo di sistemare un certo oggetto su un piano orizzontale. Se lo facciamo scivolare con una spinta, osserviamo che esso rallenta e quindi si ferma. Questo comportamento era usato per dimostrare che la mancanza di forza agente costringe il corpo a fermarsi. Galileo contestò questa affermazione ripetendo l’esperimento più volte utilizzando superfici più levigate e/o lubrificate ed osservando che il percorso effettivo aumentava al diminuire dell’attrito fra le superfici a contatto. Poté quindi affermare che, se fosse stato possibile eliminare l’attrito, il corpo avrebbe continuato a muoversi indefinitamente con velocità costante. Una forza esterna è necessaria a mettere in moto un corpo, ma, una volta in moto, non sono necessarie forze per farlo procedere con velocità costante. La forza quindi non è correlata al moto di un corpo ma ad una variazione del moto stesso. Anche se apparentemente sulla terra i corpi sono sempre soggetti a forze (forza di gravità), per sperimentare l’assenza di forze non è necessario portarsi nello spazio vuoto. Infatti per quanto concerne i moti traslatori non c’è differenza fra il moto di un corpo non soggetto a forze e quello di un corpo soggetto a più forze di risultante nulla. Riassumendo quanto detto fin’ora si può enunciare la Prima Legge di Newton: Un corpo in moto rettilineo con velocità costante (o in quiete) persevera nel suo stato di moto (o quiete) finché su di esso non agiscono agenti esterni. La Prima Legge di Newton in realtà non è altro che una proprietà di determinati sistemi di riferimento. L’accelerazione di un corpo dipende infatti dal sistema di riferimento rispetto al quale viene misurata e le leggi della meccanica classica valgono solo in sistemi ben determinati nei quali gli osservatori misurano lo stesso valore dell’accelerazione.