Nella lezione precedente ci siamo occupati del primo principio della dinamica, in questa invece esaminiamo il secondo principio della dinamica, che ci fornisce la relazione matematica che intercorre fra la variazione di velocità di un corpo e la causa che lo genera, ovvero la forza applicata ad esso.

La definizione del secondo principio della dinamica è la seguente:

Proviamo a spiegare l'enunciato del principio un pò meglio, prendiamo per esempio una gara di ciclismo, in cui per semplicità supponiamo che i corridori abbiano tutti la stessa massa. I ciclisti si distaccheranno uno dall'altro grazie alla diversa forza che esercitano sui pedali. Il vincitore sarà colui che ha esercitato la forza maggiore.

Il secondo principio della dinamica può essere diviso in due parti:

1. la prima parte ci dice che tanto maggiore è la forza applicata ad un corpo di una certa massa, tanto maggiore sarà la sua variazione di velocità o accelerazione.
2. la seconda parte di questo principio sui movimenti dei corpi ci dice che, per una certa forza, di una determinata intensità, l'accelerazione subita dal corpo è inversamente proporzionale alla sua massa. In altre parole se a due corpi di massa differente, m1 < m2, applichiamo la stessa forza, il primo avendo una massa minore subirà un'accelerazione maggiore.

La formula che rappresenta il secondo principio della dinamica è:

F=ma; ( ovvero, forza uguale a massa pe accelerazione)

oppure:

a=F/a.

Da questo principio si ricava anche l'unità di misura della forza, il Newton [N]. Per definizione il Newton è la forza necessaria per imprimere un' accelerazione di 1 metro al secondo quadro, ad un corpo con massa di 1 kg.

Per eliminare la confusione che qualcuno potrebbe avere, precisiamo che le unità di misura sopra descritte sono quelle del sistema intenazionale universalmente riconosciuto, mentre nella pratica quotidiana è frequente utilizzare il chilogrammo (inteso come chilogrammo peso) del sistema ingegneristico e relativi sottomultipli (etto, grammo). Volendo paragonare le untà di misura dei due sistemi, avremo le seguenti relazioni:

1 chilogrammo-peso = 9,8 newton.

In un'apposita lezione ci occuperemo dei vari sistemi di unità di misura.

Quando un'automobile frena bruscamente, i suoi passeggeri tendono ad essere spinti in avanti verso il parabrezza, solo con l'aiuto delle cinture di sizurezza essi riusciranno a mantenere la loro posizione. Al contrari i passeggeri di un'autobus che riparte bruscamente vengono spinti all'indietro verso gli schienali.

Questi semplici esempi sperimentali fanno dedurre che gli oggetti (i passeggeri per esempio) tendono a conservare il loro stato di movimento (nel caso dell'auto che frena) o a conservare il loro stato di quiete (nel caso dell'autobus che riparte). Questa tendenza prende il nome di inerzia.

Enunciato del primo principio della dinamica

Isaac Newton enunciò la legge che governa tale tendenza e che prende il nome di Primo principio della dinamica di seguito riportato:

"Se un corpo non soggetto ad alcuna forza è fermo, esso rimane nel suo stato di quiete, mentre se è in moto tende a continuare muoversi in linea retta con velocità costante".

Il concetto di primo principio della dinamica è molto utile anche perchè ci fornisce il significato fisico della parola forza. Generalmente infatti, pensiamo alla forza come a qualcosa capace di esercitare una spinta o una trazione per muovere degli oggetti. Ora, grazie al principio della prima legge della dinamica, possiamo dare una definizione più formale:

"una forza è la proprietà di alterare lo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme di un corpo, cioè di far muovere un corpo fermo o di cambiare la direzione della velocità di un corpo in movimento".

Il primo principio della dinamica fu in effetti scoperta, anche se non enunciata formalmente, da Galileo Galilei, che per primo studiò il moto dei corpi. Galileo infatti, partendo da un'affermazione di Aristotele secondo cui un corpo in quiete tende a rimanere in quiete, per giungere alla conclusione che un corpo in moto rettilineo uniforme tende a continuare indefinitamente il suo movimento.

Tale conclusione è tuttavia solo ideale sulla Terra, dove un corpo non puo indefinitamente continuare la sua corsa a causa delle azioni esercitate dagli attriti e dalla resistenza dell'aria. Tali teorie sono dimostrabili sperimentalmente nello spazio dove i corpi non subiscono l'azione di attriti, resistenza all'aria ne azioni di forza di corpi celesti.