Verifica di fisica simulata — 2ª: i principi della dinamica.

Il primo principio della dinamica lega direttamente lo stato di moto alla risultante delle forze, non alla presenza di singole forze.

Passo 1 — Guardo il moto. Traiettoria rettilinea e velocità costante: il vettore velocità non cambia, quindi l'accelerazione è nulla.

Passo 2 — Applico il secondo principio al contrario. Se $\vec{a}=0$ allora, da $\vec{R}=m\vec{a}$, la risultante è nulla.

Passo 3 — Ma il motore spinge! Certo: la forza motrice c'è, e c'è anche l'attrito con l'asfalto e la resistenza dell'aria. Sono forze uguali e opposte che si compensano: la risultante è nulla anche se le singole forze non lo sono.

Risposta C. A è la convinzione aristotelica che per mantenere il moto serva una forza: è l'errore concettuale che questa verifica cerca proprio, ed è quello che rende il primo principio controintuitivo. Una forza serve a cambiare la velocità, non a mantenerla.

Il primo principio non vale sempre: definisce esso stesso la classe di sistemi in cui vale.

Passo 1 — La definizione. Si chiama inerziale un sistema di riferimento in cui vale il principio d'inerzia. Ogni sistema in quiete o in moto rettilineo uniforme rispetto a un sistema inerziale è a sua volta inerziale.

Passo 2 — Un controesempio. Nell'autobus che frena, un pacco appoggiato sul sedile parte in avanti pur non avendo nessuna forza orizzontale applicata: nel riferimento dell'autobus il primo principio è violato, perché quel riferimento è accelerato, cioè non inerziale.

Passo 3 — Come si sistema. In un riferimento non inerziale si può continuare a usare $\vec{R}=m\vec{a}$ solo introducendo le forze apparenti (o d'inerzia), che non nascono da alcuna interazione fra corpi.

Risposta B. C è troppo restrittivo: anche un sistema in moto uniforme è inerziale, e per l'osservatore che vi si trova nulla distingue il suo moto dalla quiete.