Storia della dinamica

Storia della dinamica
Prof. Daniele Ippolito
Liceo Scientifico “Amedeo di Savoia” di Pistoia
Lo studio del movimento e delle sue cause è stato
oggetto di analisi da parte dei primi filosofi greci.
Aristotele è giunto ad elaborare una teoria organica del
movimento, che non rappresenta una teoria scientifica
ma una “filosofia della natura”.
Archimede è stato il primo fisico, nel senso moderno del
termine, e si è occupato prevalentemente dell'equilibrio
dei corpi.
Nel Rinascimento nuovi fisici hanno ripreso ed
approfondito lo studio del movimento, per giungere con
Newton ad un modello organico.
Nel Novecento sono state elaborate teorie che hanno
rivoluzionato la concezione di Newton.
IV secolo a.C.
Aristotele scrive la “Fisica”: uno studio
filosofico sulla natura.
Sostiene che il movimento sia concepibile
soltanto in relazione alla posizione e al
tempo.
Il movimento è sempre dovuto ad un contatto tra un
agente, detto “motore” ed un corpo in movimento.
Secondo Aristotele, un corpo è in movimento fintanto
che su di esso agisce una forza. Esso si muove tanto
più rapidamente quanto più è elevata la forza
applicata.
Il moto non è possibile nel vuoto, che quindi non esiste.
III secolo a.C.
Archimede scrive due libri “Sull'equilibrio
delle figure piane” e “Sui galleggianti”.
Elabora una teoria scientifica vera e
propria ancora oggi accettata per la
descrizione dell'equilibrio dei punti
materiali, dei corpi rigidi e dei fluidi.
I suoi studi sono finalizzati alla costruzione di macchine
(da cui il termine “meccanica”) e si occupano
prevalentemente dell'analisi delle cause dell'equilibrio
più che della descrizione del movimento.
VI secolo d.C.
Il
filosofo bizantino Giovanni Filopono
Commentario alla “Fisica” di Aristotele.
scrive
un
Confuta la tesi secondo cui un corpo resterebbe in
movimento solo sotto l'azione di una forza: infatti, una
freccia continua a muoversi anche dopo essere stata
scoccata dall'arco.
Attribuisce la causa del movimento ad una vis cinetica
della freccia al momento del lancio.
XII secolo d.C.
Il filosofo arabo andaluso Avempace,
commentando
la
“Fisica”
di
Aristotele, riprende la teoria di
Filopono.
Sostiene che il movimento possa avvenire anche in
assenza di un mezzo materiale, cioè anche nel vuoto.
XIV secolo d.C.
Il filosofo francese Giovanni Buridano,
propone la teoria dell'impetus.
Sostiene che un corpo in movimento
possiede un impeto proporzionale alla
sua massa e alla sua velocità.
Il corpo quindi prosegue nel suo moto anche in assenza
di forze esterne per via del suo impeto.
1638
Galileo Galilei, scrive i “Discorsi intorno a
due nuove scienze”.
Comprende il “principio di inerzia”, anche
se non lo enuncia come tale.
Un corpo non soggetto a forze esterne persevera nel
suo stato di moto orizzontale uniforme o di quiete,
che, dinamicamente, sono due stati equivalenti.
Per Galileo, il moto perpetuo può avvenire solo su una
superficie equidistante da un centro di gravità, ad
esempio sulla superficie terrestre.
Secondo Galileo, quindi, il moto inerziale è un moto
circolare uniforme.
1687
Isaac
Newton
scrive
i
“Principia
Mathematica phylosophiae naturalis”, in
cui pone le basi della dinamica,
enunciate in tre principi fondamentali.
Primo principio della dinamica (o
principio di inerzia):
«Ciascun corpo persevera nel
proprio stato di quiete o di moto
rettilineo uniforme, eccetto che sia
costretto a mutare quello stato da
forze impresse».
Secondo principio della dinamica:
«Il cambiamento di moto è proporzionale alla forza
motrice impressa e avviene lungo la linea retta
secondo la quale la forza è impressa».
In termini moderni, diciamo che: Ftot = m a
I primi due principi di Newton valgono soltanto in alcuni
sistemi di riferimento, detti sistemi inerziali.
Per Newton il sistema inerziale assoluto è quello delle
“stelle fisse”. Ogni altro sistema di riferimento in moto
rettilineo uniforme rispetto alle stelle fisse è inerziale.
Terzo principio della dinamica (o principio di azione e
reazione):
«A ogni azione corrisponde una reazione uguale e
contraria: ossia le azioni di due corpi sono sempre
uguali tra loro e dirette verso parti opposte».
Occorre aggiungere che le forze (attrattive o repulsive)
con cui interagiscono i due corpi sono sempre dirette
lungo la loro congiungente.
1905
Albert Einstein elabora una nuova teoria,
detta relatività ristretta, che rivoluziona il
modello di Newton, quando si studiano
sistemi a velocità vicine a quelle della luce.
Negli anni successivi, in seguito agli studi di altri fisici, si
impone un nuovo modello per lo studio dei sistemi
microscopici: la meccanica quantistica.
La dinamica di Newton, tuttavia, resta una teoria adatta a
descrivere sistemi fisici che si muovono a livello
macroscopico e con velocità molto minori di quella della
luce.