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Il principio d’inerzia, cose di tutti i giorni dall’antichità ai giorni nostri

9 Dic 2009 | Nessun Commento | 4.415 Visite
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principio d’inerziaSalendo su un pullman, è impossibile non notare che, appena accelera, frena o cambia direzione, si subisce uno spostamento in dietro, in avanti o laterale.
Galileo Galilei, nel 1632, non era mai salito su un autobus, perciò non avrebbe mai potuto notare tale “sussulto”,ma della vita di ogni giorno, egli n’ era un acuto osservatore. Ne, “Il Dialogo sopra i massimi sistemi del mondo” egli scrive :” il mobile durasse a muoversi tanto quanto durasse la lunghezza di quella superficie, né erta né china; se tale spazio fusse interminato, il moto in esso sarebbe parimenti senza termine, cioè perpetuo”, ma questo “deve intendersi in assenza di tutti gli impedimenti esterni e accidentari” e perciò i corpi in moto devono essere “immuni da ogni resistenza esterna: il che essendo forse impossibile trovare nella materia, non si meravigli taluno, che faccia prove del genere, se rimanga deluso dall’esperienza”. Bisogna tuttavia aspettare Isaac Newton, per una formulazione rigorosa nel 1687 nei “ Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”. Egli afferma: “Lex prima :Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare”.
Ma che cos’è il principio d’inerzia? E’ il primo principio della dinamica newtoniana, un assioma figlio del metodo scientifico agli albori, ricavato induttivamente nel laboratorio della natura: “ogni corpo persiste il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme se non è costretto a cambiare tale stato per effetto di forze applicate al corpo stesso.
Galileo ha il merito di essere stato in grado di immaginare una situazione ideale: un corpo che si muove su una superficie infinita senza risentire degli attriti. Newton, invece, è stato il primo a formalizzare le intuizioni del grande scienziato italiano, collocando la validità del principio d’inerzia nei cosiddetti “sistemi inerziali”.
Si consideri una palla che rotola su una superficie. E’ noto che la palla continuerà a rotolare finché gli attriti con la superficie e con l’aria non avranno la meglio. Così, supponendo di poter rendere l’aria sempre più rarefatta e la superficie sempre più liscia, la palla rotolerà per una distanza sempre maggiore. Il principio d’inerzia quindi afferma che se tale esperimento viene effettuato nel vuoto su una superficie idealmente e perfettamente liscia, la palla rotolerà all’infinito. Che succede allora ad un passeggero di un autobus quando questo frena o accelera? Alla luce di quanto detto si può dire che un sistema di riferimento inerziale è quello in cui un corpo non soggetto a forze, inizialmente fermo o in moto rettilineo uniforme persiste nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme: per esempio un uomo seduto nella sua stanza o seduto su un autobus che percorre una strada libera e dritta a velocità costante. Senza le imperfezioni dell’asfalto (e i finestrini) non sarebbe possibile distinguere se si è seduti in autobus o a casa, ma appena questo frena, ecco che il principio d’inerzia rivendica la sua “legge”. Tuttavia tali sistemi sono inerziali solo approssimativamente. Infatti, gli oggetti solidali con corpi in moto rispetto alla Terra, risentono delle cosiddette forze “apparenti”, responsabili della tendenza degli oggetti a persistere nel loro stato di quiete o di moto rettilineo uniforme. Ecco spiegato, allora, perché si viene schiacciati verso il finestrino se l’autobus gira (la forza centrifuga): è il corpo solidale con l’autobus che tende ad andare “dritto”, stessa ragione del perché si viene sbalzati in avanti se poi frena.
Infine, anche la Terra è un sistema inerziale approssimato. Appeso a 67 m da terra sulla cupola del Pantheon di Parigi, costituito da una sfera di 28 kg collegata ad un filo libero di oscillare, il Pendolo di Foucault oscilla variando il suo piano d’oscillazione in senso orario (nell’ emisfero australe sarebbe antiorario). Responsabile di tale effetto è la Forza di Coriolis che provoca una lenta ed apparente rotazione del piano di oscillazione del pendolo, fornendo con questo esperimento un’evidenza sperimentale della rotazione della Terra attorno al proprio asse.

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