I princìpi della dinamica e la relatività galileiana
Il terzo principio della dinamica
Se colpiamo il muro con un pugno, ci facciamo male alla mano. Questo avviene perché:
- colpendo il muro, esercitiamo una forza su di esso;
- allora il muro esercita sulla nostra mano una forza uguale (in modulo e direzione) e opposta (in verso).
La forza esercitata dal muro sulla mano è quella che la danneggia. Questo esempio è solo un caso particolare di una legge generale, detta terzo principio della dinamica o principio di azione e reazione:
se un corpo A agisce con una forza su un corpo B, anche B esercita una forza sul corpo A: le due forze hanno lo stesso modulo, stessa direzione e versi opposti.
La formula che esprime il terzo principio è:
Una conferma sperimentale del terzo principio ci viene ancora dalla ISS: nella sequenza di immagini si vedono gli astronauti Pedro Duque e Alexander Kaleri che «galleggiano» in assenza apparente di gravità.
Quando Alexander spinge sui pugni di Pedro esercita su di lui una forza \( {{\vec{{ F}}}} \) e lo accelera, in accordo con il secondo principio della dinamica; ma anche Alexander è accelerato all’indietro: ciò significa che, durante il contatto tra le mani, ha agito su di lui una forza \( {-}{{\vec{{ F}}}} \).
Questa seconda forza (non intenzionale e non eliminabile) è dovuta al principio di azione e reazione. La stessa cosa accade nella propulsione a reazione (figura 11):
- la turbina di un aereo agisce con una forza sui gas di scarico che sono espulsi a grande velocità;
- per il terzo principio i gas esercitano una forza uguale e opposta sulla turbina (e quindi sull’aereo a cui essa è collegata);
così l’aereo si muove nel verso opposto a quello dei gas di scarico.
approfondimento
Il razzo funziona in modo simile all'aereo, sfruttando la rapida fuoriuscita di gas per ottenere la spinta. Nel razzo i componenti del gas, che bruciano si espandono, sono immagazzinati a bordo e non vengono prelevati dall'esterno, come avviene invece per l'aereo.