Liceo Scientifico Augusto Righi, Cesena Corso di Fisica Generale, AS 2014/15, Classe 3B
Corso di Fisica generale
Liceo Scientifico Righi, Cesena
Anno Scolastico 2014/15
3B
Appunti sulla
Dinamica: II
Riccardo Fabbri 1
(Dispense ed esercizi su www.RiccardoFabbri.eu)
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Il III Principio della Dinamica
Ogni qualvolta una forza agisce su un corpo, essa ha
origine dalla presenza di altri corpi materiali,
ogni singola forza è soltanto un limitato aspetto della mutua
interazione fra due o più corpi,
due corpi che interagiscono tra loro si scambiano una forza.
Chiamando azione la forza agente sun un corpo e reazione la
forza agente sull'altro, vale il terzo principio della dinamica
scoperto sperimentalmente da Newton:
“ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.”
Riccardo Fabbri 2
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Esempio 1:
Una mela, libera di cadere, è attratta dalla Terra con accelerazione g. Si
supponga l'effetto dell'attrito sul moto trascurabile. Secondo il terzo
principio della dinamica, la Terra è attratta verso la mela con una forza di
uguale intensità. La forza in questione è la forza peso, che deriva dalla
gravitazione, una delle quattro interazioni fondamentali in natura.
Perché rispetto ad un osservatore esterno (per esempio collegato con la
Luna) la Terra sembra essere praticamente insensibile all'azione della
forza peso generata dalla mela?
Questo accade perché la massa della Terra è enormemente più grande di
quella della mela. Il diverso modo di comportarsi deriva dalla diversa
inerzia presentata dai due corpi e non dalle diverse intensità delle forze,
che, al contrario, si comportano come:
⃗
F Terra→ mela =mmela⋅⃗g =−⃗
F mela→Terra =mTerra⋅⃗a Terra , ==> mmela
m Terra
⃗a Terra
∣ ∣
=
⃗g
.
L'asino intelligente, ma non troppo
Un asino intelligente viene incitato a tirare un carretto. Adducendo come
pretesto la terza legge della dinamica, si rifiuta, osservando che la sua
azione sul carretto è uguale alla reazione del carretto su sè stesso. Poiché
due forze contrarie si equilibrano, non avrebbe senso tirare il carretto;
questo dovrebbe rimanere fermo.
È importante notare che azione e reazione sono forze applicate a corpi
diversi, e quindi non si equilibrano!
Quindi il ragionamento dell'asino è del tutto errato, in quanto le forze non
sono applicate entrambe sul carretto.
Riccardo Fabbri 3
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Curiosit à sulla Fisica Moderna
Secondo le attuali teorie della fisica (Teoria Quantistica dei
Campi), a livello “microscopico” una forza tra particelle è il
risultato di (ovvero, mediata da) uno scambio (assorbimento e/o
emissione) di particolari particelle di forza (bosoni della
interazione): i fotoni per l'interazione elettro­magnetica, le
particelle W , Z per l'interazione debole, i gluoni per l'interazione
forte, ed i gravitoni (ancora da scoprire sperimentalmente) per la
gravità. ±
0
A livello macroscopico questo aspetto include il contatto meccanico,
che risulta dalle forze elettriche tra gli elettroni più esterni di un
oggetto e quelli del secondo corpo. Quindi la forza ⃗
F che il corpo 1 esercita sul corpo 2 (azione) è il
risultato della continua emissione di particelle di forza, i fotoni, da
parte delle particelle elettricamente cariche (gli elettroni) che
compongono il corpo 1. Questi fotoni vengono successivamente
assorbiti dalle particelle elettricamente cariche che compongono il
corpo 2, dando origine alla forza meccanica osservata
macroscopicamente sul corpo 2.
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Riccardo Fabbri 4
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Analogamente, allo stesso tempo, la forza ⃗
F del corpo 2 sul corpo
1 (reazione) è il risultato dell'assorbimento da parte di quest'ultimo
di fotoni che si originano ora dalle particelle cariche costituenti il
corpo 2, dando origine ad una forza agente sul corpo 1. 21
La quantità di fotoni continuamente scambiati in entrambe le
direzioni si verifica essere approssiativamente uguale, dando
origine macroscopicamente a due forze meccaniche uguali in modulo
ed opposte in direzione. Riccardo Fabbri 5
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