Studio del terzo principio della dinamica (o legge di azione e reazione), Precisazioni sulla massa, Distinzione peso-massa.

Dinamica

Argomenti trattati:
- Il primo principio della dinamica (o principio d’inerzia) - Il secondo principio della dinamica (o legge fondamentale della dinamica) - Il terzo principio della dinamica (o legge di azione e reazione) - Precisazioni sulla massa - Forze e Movimento - Pendolo - Esercizi di Dinamica

Il terzo principio della dinamica (o legge di azione e reazione)

Le forze si manifestano sempre tra coppie di oggetti. Il terzo principio afferma che se un oggetto A esercita una forza su un oggetto B, anche B esercita una forza su A. Le due forze sono uguali in intensità e verso ma opposte in verso, cosicché il sistema costituito da A e B è globalmente inalterato.
In base al terzo principio, si può affermare che la forza con cui la Terra attrae un uomo è pari alla forza con cui l’uomo attrae la Terra. Allora perché l’uomo “cade” verso la Terra e la Terra sembra non spostarsi affatto? Occorre saper distinguere l’identità delle cause dalla diversità degli effetti: le forze sono ugualmente intense ma le accelerazioni che si manifestano non sono solo proprorzionali alle forze, ma anche inversamente proporzionali alle masse, cosicché sull’uomo si vedono effetti macroscopici, cioè l’uomo cade, mentre la Terra, avendo un’enorme massa, appare affatto inerte.
Sul terzo principio sono fondati molti dei sistemi di locomozione sulla terra, in acqua e in aria: quando camminiamo spingiamo indietro il terreno il terreno, producendo una forza di attrito e ricevendone una spinta in avanti; analogamente, un aereo a reazione, buttando fuori il gas di scarico
Riceve una forza che lo spinge avanti.


Precisazioni sulla massa

La massa è una grandezza fondamentale e la sua unità di misura nel Sistema Internazionale è il chilogrammo (kg).
Un chilogrammo è, per definizione, la massa di un campione cilindrico di platino-iridio (una lega particolarmente resistente alle corrosioni), depositato a Sevres nell'Ufficio Internazionale Pesi e Misure.
Vi sono due definizioni di massa: la massa inerziale e la massa gravitazionale.
Secondo il terzo principio della dinamica, se due masse diseguali, m1 e m2, collidono, in assenza di qualsiasi altra forza, tali masse sperimentano entrambe la stessa forza di collisione.
La massa è dunque misura della inerzia di un corpo, cioé della resistenza alla alterazione del suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme.
Se una delle due masse, ad esempio m1 è assunta come massa di riferimento, l'altra può essere misurata in termini della prima, conoscendo gli effetti, cioé le accelerazioni a1 e a2 della collisione sulle due masse:

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Dalla legge della gravitazione universale, un corpo ha massa

se F è la forza gravitazionale che si esercita tra il corpo di massa m e un altro di massa M, posto a distanza d (G è la costante di gravitazione universale).
Nel diciannovesimo secolo Roland Eotvos (1848-1915) dimostrò sperimentalmente che il valore della massa inerziale e quello della massa gravitazionale coincidono. Sebbene la massa sia formalmente definita in termini della sua inerzia, è di solito misurata attraverso la forza di gravità.

Distinzione peso-massa
Il peso di un corpo sulla Terra è la forza con cui un corpo è attratto dalla Terra. E' quindi diretto secondo la verticale (cioé la retta che unisce il corpo al centro della Terra), diretto verso il centro della Terra e dipende, per la legge di gravitazione universale dal punto in cui si trova l'oggetto.
Non così la massa, che è inoltre uno scalare.