ESEMPI TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA
E’ il mio preferito ed è anche l’unico dei tre principi della Meccanica Classica valido in QUALUNQUE sistema di riferimento.
Ricordiamo infatti che i primi due principi DIPENDONO dal SISTEMA DI RIFERIMENTO e sono validi solo nei sistemi di riferimento inerziali.
Dopo aver visto come funzionano i primi due principi, oggi ci occupiamo del TERZO, detto anche PRINCIPIO DI AZIONE – REAZIONE
ESEMPI TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA: Il terzo principio della dinamica
Come sappiamo, le forze sono interazioni reciproche tra corpi e sistemi fisici: se un corpo esercita una forza su un altro, è vero anche il contrario.
Le due forze, che devono essere della stessa natura, si chiamano azione e reazione e sono due forze aventi la stessa intensità, agenti in versi opposti ma nella stessa direzione.
Possiamo enunciare il terzo principio nel modo seguente:
A ogni azione corrisponde sempre una reazione contraria di uguale intensità.
In parole povere : le forze si manifestano sempre in coppia.
Immaginiamo di premere le mani contro una parete: ebbene, la parete risponde alla nostra forza con un’altra forza; per metterla in evidenza possiamo indossare un paio di pattini a rotelle e ci sentiremo spinti all’indietro
ESEMPI TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA
Esempio 1 : LA SPESA
Quando spingiamo un carrello, a sua volta il carrello spinge noi. Anche in questo caso, ce ne rendiamo maggiormente conto se esercitiamo la spinta indossando dei pattini: veniamo, infatti accelerati in direzione opposta rispetto al carrello
Esempio 2 : GLI AEREI
Il terzo principio della dinamica è proprio quello su cui si basa la propulsione a reazione, che permette il funzionamento degli aerei.
La turbina agisce esercitando una forza sui gas di scarico, che vengono quindi espulsi a grande velocità.
A loro volta i gas esercitano una forza sulla turbina (e quindi sull’aereo a cui essa è collegata).
La seconda forza è UGUALE ed OPPOSTA alla prima; vediamo quindi applicato il terzo principio della dinamica.
ESEMPIO 3 : LA CONQUISTA DELLO SPAZIO
Il terzo principio della dinamica ci ha anche consentito di conquistare lo spazio e mandare i razzi ed i primi uomini in orbita. Il razzo funziona in modo simile all’aereo: è dotato di un motore a razzo (o più correttamente endoreattore: “endo” cioè dentro, a bordo) che è un motore a reazione, cioè sfrutta il principio di azione e reazione per produrre una spinta.
Si distingue dagli altri motori a reazione (o esoreattori) per la caratteristica di immagazzinare il comburente miscelato con il combustibile in appositi serbatoi, che permettono la combustione interna. Il razzo quindi sfrutta la rapida fuoriuscita di gas verso il basso per ottenere la spinta verso l’alto.
Nel caso di un missile lanciato nello spazio, la forza di propulsione è diretta verso il basso. Il suo effetto finale è quello di vincere la forza peso e di permettere al razzo di sollevarsi in volo
ESEMPIO 4 : LA RACCHETTA DA TENNIS
Se potessimo osservare da vicino e al rallentatore ciò che accade durante una partita di tennis quando la pallina (corpo A) urta a grande velocità contro la racchetta (corpo B), ci accorgeremmo che la racchetta viene deformata dalla pallina.
Questo significa che la pallina A ha esercitato una forza (FA ) sulla racchetta, detta forza di AZIONE.
Al tempo stesso anche la pallina risulta deformata dalla racchetta. Questo significa che la racchetta ha risposto alla sollecitazione e ha esercitato a sua volta una forza (FB ), detta di REAZIONE.
La reazione ha la caratteristica di avere intensità e direzione uguali alla forza agente ma verso opposto, come vuole appunto il terzo principio della dinamica.
ESEMPI TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA : LA BICICLETTA
Vi siete mai chiesti perché sia impossibile stare in equilibrio su una bicicletta da fermi?
Supponendo di essere seduti su una bicicletta che sta ferma, ad un certo punto ci rendiamo conto che la bicicletta si sta inclinando, per esempio verso sinistra.
La nostra tendenza naturale è quella di inclinarci dalla parte opposta, in questo caso verso destra, per controbilanciare l’inclinazione con il peso del corpo.
Ma muovendo la parte superiore del corpo verso destra, secondo la terza legge di Newton, stiamo in realtà spingendo la bicicletta ad inclinarsi sempre di più verso sinistra!
Questo fa capire come il terzo principio della dinamica faccia parte della quotidianità, anche se la maggior parte di noi forse nemmeno lo sa.
ESEMPI TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA : L’ELICOTTERO
Come spero di raccontarvi molto presto con maggiori dettagli, l’elicottero ha un rotore principale con asse verticale sopra la cabina di pilotaggio, ed uno ad asse orizzontale in coda.
Il rotore principale ha il compito di generare la spinta di sostentamento; esso provoca una variazione di velocità nella colonna cilindrica di aria che lo sovrasta, spingendola verso il basso. L’aria è così soggetta ad una variazione della propria quantità di moto che fa nascere una spinta verso l’alto che agisce sul rotore, e quindi sull’elicottero e gli permette di alzarsi.
Tutto questo avviene secondo il Terzo Principio della Dinamica.
ESEMPI TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA : il movimento
Tutti i sistemi di locomozione si basano sul Terzo Principio della Dinamica. Ad esempio, quando camminiamo spingiamo indietro il terreno e il suolo a sua volta ci spinge in avanti con una forza uguale ed opposta. In questo modo si genera spinta da un lato per avanzare nell’altro.
Ricordate che per il Primo Principio non saremmo mai stati in grado di muoverci?
Altri esempi sono:
- la RUOTA, che spinge indietro il terreno per essere spinta in avanti;
- i REMI, che spingono indietro l’acqua per spingere la barca in avanti.
Le forze uguali e contrarie che agiscono nel punto di contatto ruota-asfalto permettono il movimento della bicicletta.
ESEMPI TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA : il “rinculo”
Avete mai provato a sparare nei luna – park per vincere un bel pupazzo? Allora avrete sperimentato il “rinculo” dell’arma, ovvero la spinta che essa imprime al vostro corpo.
Quando si spara con un’arma da fuoco, infatti, la polvere da sparo, esplodendo, imprime una forza al proiettile e contemporaneamente all’arma stessa.
Il proiettile, essendo leggero, subirà una grande accelerazione mentre l’arma, di massa molto maggiore, ne subirà una molto minore, il cosiddetto rinculo. Lo sentirete nel polso e nella spalla!
In figura vedete indicati le velocità del proiettile e dell’arma