Legge 1 · Inerzia
Prima legge: l'inerzia
Perché una palla che rotola, prima o poi, si ferma?
Un po' di storia
Galileo aveva già capito, per il moto orizzontale, che un corpo continua a muoversi se nulla lo frena; Descartes estese l'idea al moto in linea retta. Newton la mise al primo posto tra le sue leggi del moto, nei Principia del 1687. Leggi la storia completa
Predici
Sperimenta
Il carrello sul ghiaccio
Scegli la superficie, poi premi «Dai una spinta». La corsia superiore usa l'attrito che scegli; quella inferiore, per confronto, non ha attrito.
Movimento ridotto attivo: la simulazione parte in pausa. Usa «Avvia» oppure «Passo avanti».
- v = velocità (freccia piena)
- F = forza (freccia tratteggiata)
- Velocità
- 0 m/s
- Forza risultante
- 0 N
- Distanza percorsa
- 0 m
- Velocità senza attrito
- 0 m/s
Tabella dati (alternativa ai grafici)
| t (s) | v con attrito (m/s) | v senza attrito (m/s) | F risultante (N) |
|---|
Come funziona la fisica (per i curiosi)
Ogni 1/120 di secondo il motore calcola: forza di attrito F = −μ·m·g (sempre opposta al moto, solo mentre il carrello si muove), accelerazione a = F / m, poi aggiorna velocità e posizione (v ← v + a·Δt, x ← x + v·Δt). Con μ = 0 la forza è zero, quindi a = 0 e la velocità non cambia mai. La spinta è un impulso J: cambia la velocità di J / m. Valore usato: g = 9,81 m/s². La pista scorre in modo continuo: quando il carrello esce a destra rientra a sinistra.
Spiega
Idea chiave
Un corpo non cambia il suo moto da solo: serve una forza che lo cambi.
Se la forza risultante su un corpo è zero, il corpo resta fermo oppure continua a muoversi in linea retta a velocità costante. Il carrello si ferma solo perché l'attrito è una forza che lo frena.
ΣF = 0 ⇒ v = costante
- ΣF
- forza risultante, cioè la somma di tutte le forze che agiscono sul corpo. Si misura in newton (N).
- v
- velocità, in metri al secondo (m/s). Ha un valore e una direzione: «costante» vuol dire che non cambiano né l'uno né l'altra.
Forma originale in latino
Ecco la legge come la scrisse Newton (3ª edizione dei Principia, 1726, testo di pubblico dominio; grafia normalizzata: «ae» per «æ», «et» per «&»):
Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus illud a viribus impressis cogitur statum suum mutare.
In parole semplici: ogni corpo resta fermo, o continua a muoversi in linea retta a velocità costante, finché delle forze non lo costringono a cambiare. Fonte
Errori frequenti
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Idea sbagliata «Serve una forza per mantenere il moto.»
Come stanno davvero le cose Serve una forza per cambiare il moto. Sulla Terra sembra il contrario perché attrito e aria frenano sempre: per questo bisogna continuare a spingere.
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Idea sbagliata «L'inerzia è una forza che spinge il corpo in avanti.»
Come stanno davvero le cose L'inerzia non è una forza: è la tendenza di ogni corpo a mantenere il suo stato di moto. Nel carrello senza attrito non compare nessuna freccia di forza, eppure si muove.
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Idea sbagliata «Gli oggetti pesanti hanno più inerzia, quindi cadono più velocemente.»
Come stanno davvero le cose Più massa vuol dire più inerzia, ma anche più forza di gravità: i due effetti si compensano. Senza l'aria, oggetti di massa diversa cadono insieme.