Il principio di Newton

Isaac Newton

Se per principio si intende un punto di partenza da cui deriva una teoria che tenta di spiegare leggi fisiche, perché la seconda legge di Newton, che apparentemente è solo una legge come tutte le altre, diventa caposaldo della meccanica classica newtoniana? Perché Newton sceglie questo "assioma" per la formulazione della sua teoria e non altri? Qual è il concetto "implicito" che rende questa legge tanto "speciale" per la costruzione di una teoria interpretativa della dinamica dei corpi?

Michele Oliva
7 novembre 2008

Le tre leggi di Newton forniscono un quadro concettuale d’insieme per lo studio del moto dei corpi, ciascuna con il suo ruolo. La II, in particolare, è espressa nei suoi Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687) in questa forma: “Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae; et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur“, che significa che la modificazione del moto è proporzionale alla forza motrice impressa, e avviene lungo la linea retta secondo cui la forza è stata impressa.
La consuetudine vuole che la si conosca più comunemente nella sintetica forma dell’equazione F=ma, che però fa perdere un po’ il “sapore” della sua prima espressione e spesso fa incorrere in errori interpretativi, il più comune dei quali è che la forza è la causa del moto (e non della sua variazione).
La formulazione originaria della II Legge dà infatti immediato senso di come la forza modifica il moto. Newton, a corredo, aggiunge che se una forza è responsabile di un moto, allora una forza doppia è responsabile di un moto doppio e via dicendo. E questo vale sia nel caso in cui la forza agisce d’impulso, sia nel caso di azioni graduali o consecutive. Se il corpo su cui agisce la forza si trovava già in moto allora riceverà un contributo al moto che si somma o si sottrae o si combina al moto originario a seconda della direzione e del verso della forza impressa.
La II Legge mette dunque a fuoco il concetto di forza per Newton, e questo la rende essenziale nel quadro concettuale di riferimento, insieme alla I Legge (d’inerzia) e alla III (azione-reazione). Senza entrare nel merito del dibattito epistemologico su questi temi è comunque giusto dire che delle tre leggi si possono dare varie “letture”; ad esempio si può ritenere che la II Legge sia una migliore espressione della massa inerziale, anche se Newton - prima di enunciare le leggi - la definisce opportunamente come una proprietà del corpo; si potrebbe dire che la I Legge è di fatto una generalizzazione della II (nel caso di F=0), anche se la legge fa ben di più, visto che definisce i sistemi (quelli inerziali) in cui si colloca la dinamica. O ancora si potrebbe ritenere la terza come la legge davvero importante perché caratterizza le forze in base all’interazione tra due corpi.
In ultimo ricordiamo che quando parliamo di “assiomi” ci riferiamo sostanzialmente ad assunti teorici mentre se parliamo di “leggi” ci riferiamo ad assunti che hanno un contenuto empirico: Newton riferisce i suoi enunciati indifferentemente come “assiomi” oppure “leggi del moto” che per noi sono oggi i “principi” su cui si regge la dinamica.

Antonella Testa Istituto di Fisica Generale Applicata, Università degli Studi di Milano

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