Gas e dinamica
Un gas è contenuto in un contenitore chiuso con un pistone; ammettiamo che la pressione interna sia maggiore di quella esterna di una quantità non infinitesima: la forza interna è maggiore di quella esterna. In che relazione è tutto ciò con il terzo principio della dinamica (azione e reazione) secondo il quale, se non sbaglio, le due forze dovrebbero essere eguali?
29 settembre 2004
Il terzo principio della dinamica asserisce un concetto diverso da quello esposto nella domanda. Una dizione corretta è la seguente:
"Se due corpi interagiscono, la forza F1 esercitata dal primo sul secondo è eguale in modulo e opposta in verso a quella F2 esercitata dal secondo sul primo". Cioè:
Nel nostro caso, riferendoci alla figura riportata (ove solo per chiarezza di disegno le forze sono state disegnate su due linee diverse), detta F1la forza esercitata dal gas interno sul pistone e F2 quella esercitata dal pistone sul gas interno, si ha
Lo stesso avviene sull'altra faccia del pistone in cui, detta F3 la forza esercitata dal gas esterno sul pistone ed F4 quella esercitata dal pistone sul gas esterno, si ha
A questo punto, se F1+F3 = 0 (pressione interna ed esterna eguali), il pistone è in equilibrio.
Se F1+ F3 ≠ 0 il pistone, supposto privo di attrito, si muoverà con accelerazione
dove M indica la massa del pistone.
Se invece c'è attrito, la sua accelerazione sarà inferiore o addirittura nulla nel caso di attrito sufficientemente elevato.
Giulio Calvelli
Dipartimento di Fisica "Galileo Galilei", Università di Padova
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I nostri risponditori
Mauro Capocci
Nato nel 1974 si è laureato in Filosofia della Scienza all'Università di Roma La Sapienza nel 1998, e ha conseguto il dottorato di ricerca in Storia della Scienza all'Università di Firenze nel 2003. Attualmente fa ricerca sulla storia e la filosofia delle scienze della vita alla Sezione e al Museo di Storia della Medicina dell'Università di Roma La Sapienza. È redattore di diverse opere dell'Istituto dell'Enciclopedia Italiana Treccani, e collabora con diverse riviste di divulgazione scientifica ("Galileo", "Sapere", "Le Scienze") e con il gruppo Laser (Laboratorio Autonomo di Scienza Epistemologia e Ricerca), collettivo composto da ricercatori scientifici migrati nei cinque continenti, nato all’inizio degli anni Novanta dalle lotte studentesche dell’Università La Sapienza di Roma.
