Cosa (e quali) sono le tre leggi di Newton?

Se stai studiando fisica e stai iniziando a familiarizzare con concetti quali ‘dinamica’, ‘statica’ e ‘cinematica’, o se sei semplicemente un appassionato di meccanica, allora sicuramente ti interesserà sapere cosa sono le tre leggi di Newton.

Per chi desidera intraprendere la carriera ingegneristica il moto dei corpi è un concetto fondamentale, da assimilare e comprendere a fondo; in generale si tratta di un concettobasilare per una serie di specializzazioni e professioni.

Trattandosi di un campo disciplinare tanto affascinante quanto complesso nel corso dei prossimi paragrafi ti spiegheremo cos’è la meccanica, cosa studia e quali sono i fondamenti sui quali si basa; il tutto finalizzato all’analisi e alla comprensione delle tre leggi della dinamica formulate da Isaac Newton.

Cosa studia la meccanica?

Le leggi newtoniane si riferiscono al moto dei corpi per cui una buona conoscenza di base della meccanica rappresenta il presupposto fondamentale per comprenderle.
Ecco perché prima di addentrarci nell’ambito dei tre enunciati formulati da Newton è necessaria una panoramica generale di quelle che sono le branche della meccanica.

Partiamo quindi dalla definizione presente sul sito Wikipedia, che riportiamo di seguito:

“la meccanica è la branca della fisica che descrive il movimeno dei corpi materiali.”

Si tratta quindi della scienza che studia il moto dei corpi e le cause che lo determinano.
Viene suddivisa in tre branche:

• Cinematica
• Statica
• Dinamica

La cinematica è la branca della meccanica che studia il moto dei corpi indipendentemente dalle cause che lo hanno determinato.

La statica studia l’equilibrio dei corpi, ossia quesi casi in cui le forze che agiscono su di essi si bilanciano.

L’equilibrio si dice ‘statico’ quando il corpo resta fermo; si dice dinamico qundo si muove seguendo un moto uniforme.

La dinamica è la branca della meccanica che studia le cause che determinano il movimento di un corpo, ovvero le relazioni tra le forze e i relativi effetti su un corpo.

Il movimento di un corpo è legato al concetto di ‘forza’ la cui comprensione è fondamentale per capire la dinamica e le leggi di Newton.

Treccani fornisce in merito la seguente definizione:

“Causa capace di modificare lo stato di quiete o di moto di un corpo…”

Si tratta di una grandezza vettoriale, misurata in Newton (simbolo N), che si manifesta nell’interazione di due o più corpi.

La forza è la causa in grado di modificare lo stato di un corpo, mettendolo in movimento se si trova in uno stato di quiete oppure arrestandolo se è in movimento.

In sintesi, il cambiamento di uno stato di un corpo dipende dalla forza che viene esercitata su di esso.

Le tre leggi di Newton

 La dinamica si fonda su tre principi, universalmente conosciuti come le ‘Leggi di Newton’.

Teorizzate dal fisico inglese Isaac Newton nel XVII secolo ed inserite nel suo volume ‘Philosophiae Naturalis Principia Mathematica’, i tre enunciati forniscono una descrizione delle forze e delle leggi che regolano il moto e l’equilibrio dei corpi.

Prima legge di Newton

La prima legge di Newton, definita anche ‘principio di inerzia’, stabilisce che:

• un corpo in stato di quiete sul quale agiscono forze con risultante nulla rimane nel suo stato di quiete, per cui fermo
• un corpo in movimento (che segue un moto rettilineo uniforme) sul quale agiscono forze con risultante nulla continua il suo moto rettilineo uniforme

Il principio per il quale il corpo rimane fermo o continua a muoversi è definito ‘inerzia’.

Presupposto fondamentale di tale principio è la forza nulla, ossia con risultante zero.

Seconda legge di Newton

 La seconda legge di Newton è detta anche ‘principio di proporzionalità’ per il quale l’accelerazione di un corpo è direttamente proporzionale alla risultante della forza che agisce su di esso e inversamente proporzionale alla sua massa.

La formula che esprime tale principio è la seguente:

F=ma

dove ‘F’ identifica la risultante delle forze che agiscono sul corpo, ‘m’ identifica la massa del corpo stesso e ‘a’ identifica l’accelerazione cui è soggetto.

La direzione e il verso dell’accelerazione sono uguali alla direzione e al verso della forza risultante che agisce sul corpo.

Possiamo quindi dedurre che la forza è direttamente proporzionale alla massa e all’accelerazione.
L’accelerazione, invece, è inversamente proporzionale alla massa e direttamente proporzionale alla forza.

Terza legge di Newton

La terza legge di Newton è detta anche ‘principio di azione e reazione’.

Secondo il principio newtoniano l’interazione tra due corpi determina lo sviluppo di due forze che hanno lo stesso modulo, la stessa direzione ma verso opposto.

In sintesi: ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.

Ora sai cosa sono le tre leggi di Newton, a se vuoi approfondire i concetti fin qui espressi in maniera sintetica puoi valutare la possibilità di integrare e specializzare la preparazione universitaria con uno dei numerosi master ad indirizzo ingegneristico.

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