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Lezione
Unità 9
Esercizi
a pag. E66
3
l’inerzia
della materia
1
L’inerzia: opposizione della materia
alle variazioni di velocità
Nella Lezione 5 dell’Unità 5 è stato dimostrato che, applicando una forza
costante
F
a un carrello libero, inizialmente fermo, questo inizia a muoversi;
il suo moto è uniformemente accelerato e le equazioni sono:
v
=
at
e
x at
=
1
2
2
Se, anziché essere inizialmente fermo, il carrello fosse già stato in moto
uniforme con velocità
v
0
dal momento in cui viene applicata la forza, il suo
moto diventerebbe uniformemente accelerato e le equazioni sarebbero:
v
=
v
0
+
at
e
x v t
at
= +
0
2
1
2
Insomma,
l’applicazione di una forza costante
imprime a un corpo un’accelerazione costante
(
figura 8
).
Viene spontaneo domandarsi: applicando la stessa
forza a oggetti diversi, quale sarà la loro accelerazione?
Soltanto sperimentando si può rispondere a questo
interrogativo.
Se a due carrelli del tutto identici, collegati tra loro,
viene applicata la stessa forza
F
del precedente
esperimento si constata che il sistema dei due
carrelli acquista un’accelerazione
a
9
che risulta
essere la metà della precedente, cioè
a
9
=
a/
2
(
figura 9
). Se si collegassero tra loro tre carrelli
l’accelerazione risulterebbe
a
9
=
a/
3, e così via.
Insomma,
l’accelerazione risulta inversamente
proporzionale al numero dei carrelli
.
2
Il contenuto di materia
Per quale motivo l’accelerazione risulta inversamente proporzionale al
numero dei carrelli? Viene spontaneo rispondere: perché i due carrelli
messi insieme hanno un peso doppio del carrello singolo, e tre hanno un
peso triplo. Ricordiamo che il peso di un corpo altro non è che la forza con
la quale esso viene attirato dalla Terra. Questa forza, però non si mantiene
costante: diminuisce mano a mano che ci si allontana dalla Terra. Ebbene, se
si ripetesse il precedente esperimento su un altro pianeta o su un’astronave
in condizioni di totale assenza di peso, il risultato sarebbe lo stesso.
Allora non è corretto ritenere il loro peso responsabile del diverso
comportamento dei carrelli
. Si deve quindi cercare per altra via la risposta
alla precedente domanda. Per quanto detto in precedenza, ogni carrello è
fatto di un certo numero
N
di atomi. Due carrelli identici, messi insieme,
formano quindi un corpo costituito da 2
N
atomi (
figura 10
). Ogni atomo ha un
suo peso, e questo spiega perché due carrelli pesano il doppio di uno. Portati
a
F
a
/
2
F
figura 8
Applicando una
forza a un oggetto, si produce
un’accelerazione.
N
2
N
2
N
N
figura 10
La massa
di un oggetto dipende dal tipo
e dal numero
N
degli atomi
che lo formano.
figura 9
L’accelerazione
prodotta è inversamente
proporzionale al numero
dei carrelli.
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