La terza legge della dinamica

Ogni volta che a un corpo viene applicata una forza, esiste un altro corpo che la esercita. La nostra mano esercita una forza su una palla per lanciarla, la Terra esercita una forza sulla Luna ecc. Nell'esercizio di una forza sono sempre coinvolti due corpi, ovvero l'azione non avviene in un unico senso, ma l'influenza è reciproca. Si può osservare sperimentalmente che, quando nell'interazione tra due corpi, il corpo A viene sollecitato dal corpo B con una forza FB (azione), esso risponde sollecitando il corpo B con una forza FA (reazione) uguale in intensità e direzione, ma opposta in verso:

La terza legge della dinamica, o principio di azione e reazione, stabilisce che a ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.

Così, un corpo appoggiato sopra un tavolo (v. fig. 5.1) esercita su di esso una forza –R uguale e contraria alla forza R che il tavolo esercita sul corpo. Il modulo di R è uguale a quello di P perché il corpo è fermo. In definitiva:

La forza centripeta e la forza centrifuga: azione e reazione

Quando un osservatore ruota velocemente su se stesso, reggendo una fune alla cui estremità opposta viene legato un peso (per esempio, un sasso), la fune si tende, facendo ruotare il sasso su una traiettoria circolare (di cui essa stessa rappresenta il raggio), con una velocità che, se l'osservatore nel centro di rotazione presta sufficiente attenzione al proprio moto, si può ritenere con buona approssimazione costante. In definitiva, si ottiene un buon esempio del moto circolare uniforme .Se viene lasciato improvvisamente andare, il sasso si allontana seguendo una traiettoria rettilinea, tangente alla circonferenza nel punto in cui si trovava al momento del rilascio. Che cosa è successo? Riprendendo l'analisi cinematica, si è detto che su un punto P in rotazione agisce un'accelerazione centripeta, diretta verso il centro e di intensità pari a:

In termini dinamici, ciò significa che il peso è soggetto a una forza centripeta di intensità:

dove è la velocità angolare del peso che lo obbliga a rimanere vincolato alla circonferenza, incurvando continuamente la sua traiettoria.

In un sistema di riferimento rotante, all’azione centripeta corrisponde una forza, detta centrifuga, diretta in verso opposto. Quando la corda viene lasciata, l’azione viene a mancare e il sasso si trova libero di proseguire su una linea retta finché il suo movimento non viene annullato dall’attrito. Se, invece, l’esperimento fosse condotto in condizioni ideali, il sasso manterrebbe indefinitamente un moto rettilineo uniforme, con velocità pari a quella posseduta al momento del rilascio.