Leggi di Newton
I tre principi della dinamica di Newton sono il fondamento della meccanica classica. Dalla definizione di forza alle applicazioni ingegneristiche.
Prima legge: principio d'inerzia
Un corpo permane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme finché non interviene una forza esterna a modificarne lo stato. Il concetto chiave è il sistema di riferimento inerziale.
Seconda legge: F = ma
La forza netta applicata a un corpo è uguale al prodotto della massa per l'accelerazione. In forma vettoriale: F = ma. L'unità di misura della forza è il Newton (N).
Applicazioni: 1 kg soggetto alla gravità subisce una forza di 1 × 9,81 = 9,81 N. Un'auto di 1500 kg che accelera a 2 m/s² richiede una forza di 3000 N.
Terza legge: azione e reazione
Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria. Se un corpo A esercita una forza su B, allora B esercita su A una forza uguale in modulo e direzione ma di verso opposto.
Le due forze agiscono su corpi diversi, quindi non si annullano. Il principio spiega la propulsione a razzo, il rinculo delle armi, il camminare (il piede spinge il suolo, il suolo spinge il piede).
Peso e massa
Il peso è la forza gravitazionale sulla massa. Non confondere massa (kg, costante) con peso (N, dipende da g). In ingegneria si usa spesso il kgf (chilogrammo-forza) dove 1 kgf = 9,81 N.
Limiti di validità
Le leggi di Newton sono valide per velocità molto inferiori a quella della luce e per oggetti macroscopici. A velocità relativistiche si usa la meccanica relativistica di Einstein, a scala subatomica la meccanica quantistica.