Avete mai notato quanto sia più difficile cominciare a pedalare in bicicletta
rispetto a pedalare ad una velocità costante?
O chiesti che cosa provoca il movimento della bicicletta?
O pensato perché va avanti anziché indietro o lateralmente?
Forse no, e non sareste i soli.
È solo nel 17° secolo
che Isaac Newton descrisse i Principi della Dinamica
e capì le risposte a queste tre domande.
Quello che riconobbe Newton era che le cose tendono a continuare a fare
quello che stanno facendo. Quindi, quando la bicicletta è ferma,
sta ferma, quando è in movimento,
continua a muoversi.
Gli oggetti in movimento tendono a mantenere il movimento
e gli oggetti a riposo tendono a rimanere a riposo.
Questa è la Prima Legge di Newton.
I fisici lo chiamano Principio di Inerzia, che è un modo fantasioso di dire
che gli oggetti non si muovono, rallentano o cambiano direzione spontaneamente.
Bisogna superare l'inerzia per far muovere la bicicletta.
Ora sapete che dovete vincere l'inerzia per far muovere la bicicletta,
ma cos'è che vi permette di vincerla?
La risposta viene spiegata dal Secondo Principio di Newton.
In termini matematici, il Secondo Principio di Newton dice
che la forza è il prodotto della massa e dell'accelerazione.
Per fare accelerare un oggetto,
bisogna applicargli una forza.
Maggiore è la forza,
più veloce è l'accelerazione. E più è elevata la massa della bicicletta,
e maggiore è la massa,
maggiore deve essere la forza applicata per avere la stessa accelerazione.
Ecco perché sarebbe veramente difficile pedalare su una bicicletta da 5 tonnellate.
Ed è la forza applicata dalle gambe che spingono sui pedali
che permettono di vincere il Principio di Inerzia di Newton.
Più forse si spinge sui pedali, maggiore è la forza
e più veloce è l'accelerazione.
Ora la domanda finale:
Una volta che si riesce a muovere la bicicletta,
perché va avanti?
Secondo il Terzo Principio di Newton, ad ogni azione,
corrisponde una reazione uguale e contraria.
Per capire questo, pensate a quello che succede quando lasciate cadere una palla che rimbalza.
Quando la palla tocca terra,
genera una forza verso il basso sul pavimento.
Questa è l'azione.
Il pavimento reagisce respingendo la palla con la stessa forza,
ma nella direzione opposta -- verso l'alto --
facendola rimbalzare verso di voi.
Insieme, il pavimento e la palla formano quello che chiamiamo
coppia azione/reazione. Tornando alla vostra bicicletta,
è un po' più complicato. Mentre le ruote della bicicletta girano
in senso orario, la superficie delle gomme che tocca il terreno
spingono contro la terra --
l'azione. Il terreno respinge con la stessa forza
contro le gomme -- la reazione.
Considerando che avete due gomme sulla bicicletta, ognuna rappresenta una coppia azione/reazione
con il terreno. E considerando che la Terra è veramente grande,
rispetto alla bicicletta, la forza delle gomme della bicicletta
che spingono verso il basso la spostano a malapena
ma vi spinge in avanti.