Meccanica: grandezze, principi fondamentali

La Meccanica è la branca della fisica che si occupa dello studio del moto.

Esistono due tipi principali di meccanica:

  • Meccanica classica
  • Meccanica quantistica

La meccanica classica si occupa dello studio degli oggetti macroscopici mentre quella quantistica si occupa dello studio degli oggetti microscopici.
La meccanica può essere suddivisa in tre aree:

  • statica che si occupa dello studio degli oggetti a riposo.
  • cinematica che si occupa della descrizione dei movimenti
  • dinamica che si occupa delle cause del movimento.

Storicamente, un insieme di concetti fondamentali come spazio, tempo, massa, forza, momento, coppia e momento angolare introdotti nella meccanica classica consentirono di risolvere il problema di fisica più famoso, il moto dei pianeti.

I principi della meccanica hanno descritto con successo molti altri fenomeni incontrati nel mondo. Le leggi di conservazione che coinvolgono energia, quantità di moto e momento angolare hanno fornito un secondo approccio parallelo per risolvere molti degli stessi problemi.

Grandezze fondamentali

Le grandezze fondamentali utilizzate sono: spazio, tempo, massa e forza
Il concetto di spazio è associato alla posizione di un punto descritta da coordinate x, y e z

Nella meccanica classica il tempo è la successione di eventi che si verificano in modo apparentemente irreversibile in successione dal passato, attraverso il presente e nel futuro.
Il concetto di massa è un modo per caratterizzare, la relazione tra l’accelerazione di un corpo e le forze agenti su di esso. La massa, infatti, è una delle grandezze presenti nella seconda Legge di Newton.

Infine la forza è un’azione che consente a un corpo di alterare, distorcere o mantenere un corpo in stato di quiete

Principi fondamentali

Lo scienziato britannico Sir Isaac Newton espose nel 1687 i principi fondamentali della meccanica. Le leggi di Newton riguardano il movimento di corpi in un sistema di riferimento inerziale, a volte chiamato sistema di riferimento newtoniano.

leggi di Newton da Chimicamo
leggi di Newton

Le leggi di Newton sono enunciate in modi diversi. In questa sede è presentata la traduzione dei concetti espressi da Newton

Secondo il primo principio, detto anche legge di inerzia:
“Ciascun corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, salvo che sia costretto a mutare quello stato da forze applicate ad esso”

Per il secondo principio:

“Il cambiamento di moto è proporzionale alla forza motrice applicata, ed avviene lungo la linea retta secondo la quale la forza stessa è esercitata”
Il secondo principio si esprime in forma matematica come F = m a , dove F è la forza, m è la massa e a è l’accelerazione.

Secondo il terzo principio:

“A un’azione è sempre opposta un’uguale reazione: ovvero, le azioni vicendevoli di due corpi l’uno sull’altro sono sempre uguali e dirette verso parti opposte”
Le leggi di Newton sono applicate in tutti i problemi di fisica sia di tipo semplice che di tipo avanzato

 

 

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