I Principi della Dinamica di Newton con una bicicletta - Joshua Manley

Guarda la lezione completa: http://ed.ted.com/lessons/joshua-manley-newton-s-3-laws-with-a-bicycle

Perché dovrebbe essere così difficile pedalare su una bicicletta da 5 tonnellate? Questa semplice spiegazione mostra come i 3 Principi della Dinamica di Newton aiutino a pedalare.

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.