Sir Isaac Newton non si limitò a capire come calcolare le orbite. Ci ha dato le regole su come si comportano gli oggetti fisici. Queste regole sono semplici in superficie ma sostengono il mondo intero. Li vedi ogni volta che guidi una macchina. Li senti quando salti da un marciapiede. La fisica dietro questa interazione è ciò che chiamiamo leggi del movimento di Newton. Definiscono la relazione tra forza e movimento.
Perché gli oggetti continuano a fare quello che stanno facendo
La prima legge è spesso chiamata legge dell’inerzia. Sembra complicato. Non lo è. Dice semplicemente che un oggetto continuerà a fare quello che sta già facendo a meno che qualcosa non lo costringa a cambiare. Se una roccia è posata a terra. Resta lì. Per sempre. A meno che tu non lo spinga. Se un disco da hockey scivola sul ghiaccio. Continua a scorrere. A meno che l’attrito o un bastone non lo fermi.
Funziona solo in un sistema di riferimento specifico. Generalmente. Quella cornice è la Terra. Supponiamo che il terreno sia fermo. Non sempre teniamo conto della rotazione del pianeta. Ma per i problemi quotidiani. È abbastanza vicino. L’inerzia è la resistenza al cambiamento nel movimento. È per questo che sobbalzi in avanti quando un autobus frena bruscamente. Il tuo corpo vuole continuare a muoversi alla stessa velocità. L’autobus si ferma. La cintura di sicurezza applica una forza. Ti fermi. La legge spiega perché.
La matematica della forza e dell’accelerazione
La seconda legge è dove la matematica diventa reale. Collega tre cose. Forza. Massa. Accelerazione. La formula è famosa.
F = ma
La forza è uguale alla massa per l’accelerazione.
Questa equazione ti dice esattamente quanto devi spingere qualcosa per farlo accelerare o rallentare. Mostra anche perché le cose pesanti sono difficili da spostare. Un camion ha più massa di una bicicletta. Fare in modo che il camion acceleri alla stessa velocità della bicicletta. Hai bisogno di molta più forza.
L’accelerazione non è solo andare veloce. Sta cambiando velocità. O cambiare direzione. Se stai guidando in cerchio a velocità costante. Stai ancora accelerando. Perché la tua direzione sta cambiando. La forza necessaria per far girare l’auto deriva dall’attrito dei pneumatici sulla strada. Nessun attrito. Nessun turno. Scivoli semplicemente in linea retta. La seconda legge quantifica tale requisito.
La realtà dell’interazione
La terza legge è la legge di azione-reazione. Spesso viene frainteso. La gente pensa che le forze si annullino. Non lo fanno. Agiscono su oggetti diversi.
La legge lo prevede per ogni azione. C’è una reazione uguale e contraria. Due corpi interagenti esercitano forze l’uno sull’altro. Queste forze hanno la stessa grandezza. Direzione opposta.
Pensa a camminare. Spingi all’indietro a terra. Il terreno ti spinge in avanti. Quella spinta in avanti è ciò che ti muove. È lo stesso con un razzo. Il motore spinge il gas fuori dal retro. Il gas spinge il razzo in avanti. Le forze sono uguali. I risultati dipendono dalla massa. Il gas ha una massa molto piccola. Spara velocemente. Il razzo ha una massa enorme. Si muove più lentamente. Ma la forza è la stessa.
Queste leggi non sono solo definizioni da libri di testo. Sono il fondamento dell’ingegneria. Ponti. Automobili. Aerei. Tutti si basano su questi principi. Senza di loro. Non sapremmo costruire nulla che si muova o stia fermo. L’universo segue queste regole. Sempre
