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Quantità di moto: appunti di fisica

La quantità di moto, cos'è e come si calcola la grandezza fisica fulcro dei principi della dinamica

La quantità di moto è una delle grandezze più famose della fisica e di cui non se ne può fare a meno ancora oggi nelle teorie che vengono sviluppate. In fisica esiste una definizione breve che spiega in parole semplici il significato di quantità di moto: è una grandezza vettoriale definita come il prodotto della massa di un oggetto per la sua velocità, ovvero p = mv. Questa grandezza fisica, che si definisce anche impulso, non è altro che un vettore con stessa direzione e verso della velocità e con unità di misura pari al kgm/s. Per comprendere al meglio l’impulso bisogna analizzare la seconda legge della dinamica.

Questa viene riassunta tramite la seguente formula F = dp/dt e proprio da essa si può ricavare il teorema dell’impulso, ovvero se su un punto, in un tempo Δt, agisce una forza, si avrà che la quantità di moto in quel punto varierà di FΔt. Andando poi ad analizzare il terzo principio della dinamica , si dimostra, invece, come l’impulso si comporta nei diversi sistemi di forze. Infatti il principio afferma che, se in un corpo non agisce nessuna forza esterna, avremo sia una risultante delle forze esterne nulla sia la conservazione della quantità di moto dell’intero sistema.

Un simile sistema viene riconosciuto in fisica con il termine di sistema isolato, in cui l’impulso totale non sarà altro che un vettore costante che non subisce variazioni nel tempo. La formula della quantità di moto, però, subisce dei cambiamenti se ci sono in gioco alte velocità o corpi rigidi. Nel primo caso, quando le velocità si avvicinano a quelle della luce, le leggi della dinamica non sono più valide e quindi si prende in considerazione la relatività ristretta. In questa branca della fisica la quantità di moto viene calcolata con la seguente formula p = γmv, in cui γ si avvicina ad 1 per velocità sempre più piccole.

Il secondo caso, invece, fa riferimento ad un sistema composto da un corpo rigido, ovvero da un oggetto che non subisce deformazioni sia quando è in moto sia quando è fermo. In questo caso la quantità di moto sarà pari a P = MVcm, dove M è la massa totale del corpo e Vcm è la velocità del centro di massa del corpo rigido. Concludendo si può affermare che la quantità di moto è una grandezza fisica necessaria per risolvere rapidamente problemi sugli urti di particelle, anche quelli che avvengono presso l’acceleratore di particelle di Ginevra, il CERN , diretto da un paio di anni da Fabiola Gianotti.

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