IL PRINCIPIO DI INERZIA

Il principio di inerzia è il primo principio della dinamica e stabilisce che un corpo permane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme a meno che non intervenga una forza esterna a modificare tale stato. Si parla di principio e non di legge perché si tratta di un assioma, un fondamento del moto dei corpi, ricavato per induzione da moltissime esperienze e osservazioni. Ciò significa che qualunque teoria o legge riguardante il movimento dei corpi non può entrare in contrasto con questo fondamentale principio, per il semplice motivo che sarebbe erronea.

Il principio di inerzia fu scoperto da Galileo Galilei dopo lunghi studi ed osservazioni sul moto dei corpi sui piani inclinati e orizzontali. Con questa straordinaria scoperta Galileo riuscì a svelare, venti secoli dopo, l'errore contenuto nella teoria di Aristotele, secondo il quale un corpo permaneva in movimento finché c'era una forza applicata su di esso. La teoria aristotelica, seppure apparentemente convincente, era errata perché aveva completamente ignorato le contrastanti forze di attrito (superficie terrestre e atmosfera) che rallentano il movimento dei corpi fino a fermarli.

In sostanza Galileo dedusse che per far muovere un corpo a velocità costante non c'è bisogno di forze che lo spingano costantemente. Anzi, il moto rettilineo uniforme si verifica proprio quando non ci sono forze. In assenza di attriti un corpo in movimento mantiene la sua velocità costante (in direzione, verso e intensità). Il principio scoperto da Galileo si pone, pertanto, come l'esatto contrario della teoria aristotelica.

È opportuno sottolineare che Galileo scoprì il principio di inerzia con un esperimento ideale, immaginando il caso limite di un corpo che si muove su un piano orizzontale senza attriti. Un tale esperimento, come aveva ben compreso il grande scienziato pisano, non è riproducibile sulla Terra, ove è impossibile eliminare completamente tutti gli attriti. In realtà l'effetto degli attriti su un corpo in movimento è quello di trasformare l'energia cinetica in energia termica (calore); ciò avviene sempre nell'assoluto rispetto di un altro importantissimo principio: il principio di conservazione dell'energia, che conosceremo il prossimo anno.

(Da Wikipedia, l'enciclopedia on-line)

Alcuni esempi del principio di Inerzia

Eccovi qua alcuni esempi di movimento indotto dal Principio di Inerzia.

Attenti quando guidateee!!

Un'auto è guidata da un mimmo distratto... essa va a sbattere contro un sasso e si immobilizza! Ma il sasso ha urtato solo l'auto, cioè è soltanto l'auto che ha ricevuto l'impatto dell'urto: il guidatore non è stato colpito da alcuna forza. Ed allora... egli continua a muoversi con la stessa velocità che aveva l'auto prima dell'urto e vola fuori dal finestrino!

Il camionista distratto

Un camionista parla al telefonino mentre guida. Non si accorge dell'auto davanti a lui! Ed allora la tampona di brutto. Il camion viene fermato dall'urto... ma la sbarra che vi è posta sopra non riceve alcuna forza! Infatti, l'auto tamponata non ha urtato la sbarra. Perciò questa continua a muoversi come se nulla fosse accaduto e viene sbalzata via di fronte al camion.

(Entrambi le animazioni sono state riprese dal sito "Multimedia Physics Studios")

Adesso vi presento 4 video interessanti che illustrano il principio di inerzia. Essi abbisognano del programma "Quick Time": se non l'avete, potete scaricarlo gratuitamente da qui.

L'aliante e la rotaia a cuscino d'aria

Ecco un altro esempio di moto di un aliante su cuscino d'aria: clicca qua!

La monetina salterina

Guardate la monetina su quest'altro aliante (la moneta si vede appena: è la macchiolina rossastra sopra l'aliante). Essa rimane sopra all'aliante quando si muove (entrambi gli oggetti hanno la stessa velocità). Ma quando l'aliante tampona il secondo oggetto sulla rotaia, esso è sbalzato indietro dalla forza mentre la monetina continua a muoversi in avanti come se nulla fosse. Clicca qua!

Il pendolo e il pattino

Un mimmo è fermo e ha in mano un pendolo. Poi il mimmo riceve una spinta e si muove in avanti. Cosa fa il pendolo? Per un breve istante rimane immobile! Infatti esso non riceve alcuna forza e perciò non cambia il suo stato di moto. Dopo il primo istante il pendolo viene inclinato dalla corda ed inizia a muoversi a causa della azione congiunta della tensione della corda e della forza peso. Guarda qua!

Eugenia è sui pattini

Eugenia si è messa i pattini. Guarda cosa fa e poi rispondi alle domande. E poiché il video è stato fatto in Inghilterra, le domande sono in Inglese...

• What was necessary for Eugenia to start moving? Consider the different ways in which she got moving. What did they have in common?
• 
  What was necessary for Eugenia to keep moving?
• 
  What did Eugenia have to do to stop moving?
• 
  What can you say about Eugenia's speed after David pushed her once? How do you know? With respect to what observer did you make your statement?

(Tutti e 4 i video sono stati ripresi dal sito "Physics Teaching Technology Resource")

La conquista della Galassia!

Sei stato nominato Ammiraglio della Flotta Spaziale. Però, prima di andare a conquistare le Galassie devi imparare a guidare le astronavi. - Facile! - dirai - so già guidare il motorino! - Ed invece esiste una grande differenza fra il guidare un'astronave e la motocicletta... nello spazio non c'è attrito! E perciò il movimento di un'astronave è guidato dal Principio di Inerzia. Vedrai che muovere un'astronave riserva molte sorprese... Prova a guidare una di queste navi spaziali!

(If you already have swing installed on your system, you may choose from the "No Swing" list. These downloads are much smaller. To install Swing, please visit Sun's site. You need Swing 1.1 -- there is a version of this for JDK 1.1. If you do not have Swing already installed, please select one of the "With Swing" downloads. If you do not know whether or not Swing IS installed, please ask your administrator).

(Le astronavi sono state riprese dal sito "The PhysicsFront.org")

There are many more applications of Newton's first law of motion. Several applications are listed below. Perhaps you could think about the law of inertia and provide explanations for each application.

• * Blood rushes from your head to your feet while quickly stopping when riding on a descending elevator.
• * The head of a hammer can be tightened onto the wooden handle by banging the bottom of the handle against a hard surface.
• * A brick is painlessly broken over the hand of a physics teacher by slamming it with a hammer. (CAUTION: do not attempt this at home!)
• * To dislodge ketchup from the bottom of a ketchup bottle, it is often turned upside down and thrusted downward at high speeds and then abruptly halted.
• * Headrests are placed in cars to prevent whiplash injuries during rear-end collisions.
  
• * While riding a skateboard (or wagon or bicycle), you fly forward off the board when hitting a curb or rock or other object which abruptly halts the motion of the skateboard.