Storia della dinamica

Storia della dinamica

Prof. Daniele Ippolito

Liceo Scientifico “Amedeo di Savoia” di Pistoia

Lo studio del movimento e delle sue cause è stato oggetto di analisi da parte dei primi filosofi greci.

Aristotele è giunto ad elaborare una teoria organica del movimento, che non rappresenta una teoria scientifica

ma una “filosofia della natura”.

Archimede è stato il primo fisico, nel senso moderno del termine, e si è occupato prevalentemente dell'equilibrio

dei corpi.

Nel Rinascimento nuovi fisici hanno ripreso ed

approfondito lo studio del movimento, per giungere con Newton ad un modello organico.

Nel Novecento sono state elaborate teorie che hanno

rivoluzionato la concezione di Newton.

IV secolo a.C.

Aristotele scrive la “Fisica”: uno studio filosofico sulla natura.

Sostiene che il movimento sia concepibile soltanto in relazione alla posizione e al tempo.

Il movimento è sempre dovuto ad un contatto tra un agente, detto “motore” ed un corpo in movimento.

Secondo Aristotele, un corpo è in movimento fintanto che su di esso agisce una forza. Esso si muove tanto più rapidamente quanto più è elevata la forza applicata.

Il moto non è possibile nel vuoto, che quindi non esiste.

III secolo a.C.

Archimede scrive due libri “Sull'equilibrio delle figure piane” e “Sui galleggianti”.

Elabora una teoria scientifica vera e propria ancora oggi accettata per la descrizione dell'equilibrio dei punti materiali, dei corpi rigidi e dei fluidi.

I suoi studi sono finalizzati alla costruzione di macchine

(da cui il termine “meccanica”) e si occupano

prevalentemente dell'analisi delle cause dell'equilibrio

più che della descrizione del movimento.

VI secolo d.C.

Il filosofo bizantino Giovanni Filopono scrive un Commentario alla “Fisica” di Aristotele.

Confuta la tesi secondo cui un corpo resterebbe in movimento solo sotto l'azione di una forza: infatti, una freccia continua a muoversi anche dopo essere stata scoccata dall'arco.

Attribuisce la causa del movimento ad una vis cinetica

della freccia al momento del lancio.

XII secolo d.C.

Il filosofo arabo andaluso Avempace, commentando la “Fisica” di Aristotele, riprende la teoria di Filopono.

Sostiene che il movimento possa avvenire anche in

assenza di un mezzo materiale, cioè anche nel vuoto.

XIV secolo d.C.

Il filosofo francese Giovanni Buridano, propone la teoria dell'impetus.

Sostiene che un corpo in movimento possiede un impeto proporzionale alla sua massa e alla sua velocità.

Il corpo quindi prosegue nel suo moto anche in assenza

di forze esterne per via del suo impeto.

1638

Galileo Galilei, scrive i “Discorsi intorno a due nuove scienze”.

Comprende il “principio di inerzia”, anche se non lo enuncia come tale.

Un corpo non soggetto a forze esterne persevera nel suo stato di moto orizzontale uniforme o di quiete, che, dinamicamente, sono due stati equivalenti.

Per Galileo, il moto perpetuo può avvenire solo su una superficie equidistante da un centro di gravità, ad esempio sulla superficie terrestre.

Secondo Galileo, quindi, il moto inerziale è un moto

circolare uniforme.

1687

Isaac Newton scrive i “Principia Mathematica phylosophiae naturalis”, in cui pone le basi della dinamica, enunciate in tre principi fondamentali.

Primo principio della dinamica (o principio di inerzia):

«Ciascun corpo persevera nel

proprio stato di quiete o di moto

rettilineo uniforme, eccetto che sia

costretto a mutare quello stato da

forze impresse».

Secondo principio della dinamica:

«Il cambiamento di moto è proporzionale alla forza motrice impressa e avviene lungo la linea retta secondo la quale la forza è impressa».

In termini moderni, diciamo che: F

= m a

I primi due principi di Newton valgono soltanto in alcuni sistemi di riferimento, detti sistemi inerziali.

Per Newton il sistema inerziale assoluto è quello delle

“stelle fisse”. Ogni altro sistema di riferimento in moto

rettilineo uniforme rispetto alle stelle fisse è inerziale.

Terzo principio della dinamica (o principio di azione e reazione):

«A ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria: ossia le azioni di due corpi sono sempre uguali tra loro e dirette verso parti opposte».

Occorre aggiungere che le forze (attrattive o repulsive)

con cui interagiscono i due corpi sono sempre dirette

lungo la loro congiungente.

1905

Albert Einstein elabora una nuova teoria, detta relatività ristretta, che rivoluziona il modello di Newton, quando si studiano sistemi a velocità vicine a quelle della luce.

Negli anni successivi, in seguito agli studi di altri fisici, si impone un nuovo modello per lo studio dei sistemi microscopici: la meccanica quantistica.

La dinamica di Newton, tuttavia, resta una teoria adatta a

descrivere sistemi fisici che si muovono a livello

macroscopico e con velocità molto minori di quella della

luce.