Leggi della dinamica
Secondo principio della dinamica
Nella precedente sezione abbiamo visto che, se nessuna forza agisce su un corpo, tale corpo mantiene invariata la sua velocità. Cosa succede invece quando applichiamo una forza costante ad un corpo? Una forza costante F produce un'accelerazione costante a. In particolare, forza ed accelerazione sono direttamente proporzionali e la costante di proporzionalità coincide con la massa m del corpo. Possiamo pertanto scrivere la seguente relazione: F = m · a. In particolare, se la forza totale F applicata al corpo di massa m è costante avremo che anche l'accelerazione a risulta essere costante, ossia il moto è un moto rettilineo uniformemente accelerato.
Non dobbiamo però dimenticarci che sia la forza che l'accelerazione sono due grandezze vettoriali. Il secondo principio della dinamica ci dice che la forza e l'accelerazione hanno la stessa direzione e lo stesso verso. In termini vettoriali possiamo perciò scrivere il secondo principio della dinamica come: F→ = m · a→. La grandezza fisica m è detta massa inerziale ed è una misura dell'inerzia del corpo.
Il secondo principio della dinamica è la legge fondamentale che regola il moto degli oggetti che ci circondano. Applicando questa legge fisica l'uomo è riuscito ad andare sulla Luna. L'importante è riuscire a identificare tutte le forze che agiscono su un corpo per poi ricavare dal secondo principio della dinamica l'accelerazione del corpo via la formula: a = F / m. Da questa relazione vediamo subito come accelera di più un corpo dotato di massa minore.
Il secondo principio della dinamica è una legge di portata generale che include il primo principio della dinamica come caso particolare. Infatti se sul corpo non agisce alcuna forza abbiamo che F = 0. Il secondo principio della dinamica ci dice che anche il prodotto m · a deve essere uguale a zero. Quando il prodotto di due numeri è uguale a zero vuol dire che uno dei due fattori è uguale a zero. Siccome la massa m del corpo è un numero finito diverso da zero, possiamo concludere che deve essere a = 0, ossia si deve annullare l'accelerazione del corpo. Pertanto se la forza totale che agisce su un corpo è uguale a zero, il corpo continua a mantenere la sua velocità iniziale, che è esattamente il contenuto del primo principio della dinamica.
Abbiamo più volte detto che l'unità di misura della forza nel Sistema Internazionale è il newton. Il secondo principio della dinamica ci consente di legare il newton alle altre unità di misura del Sistema Internazionale. Infatti, in base al secondo principio della dinamica, abbiamo che F = m · a, da cui, ricordando che l'unità di misura della massa è il kilogrammo e dell'accelerazione il metro al secondo quadro (m / s2), avremo che 1 N = 1 kg · 1 m / s2. Da questa relazione ricaviamo che una forza di 1 N è quella forza che, applicata su un corpo di massa 1 kg, produce un'accelerazione di 1 m / s2.
