Leggi di conservazione

Urti elastici

Qui sotto sono elencati alcuni tipi di urto. Pensa a cosa succede durante e dopo la collisione. Clicca sugli urti che, secondo te, possono essere considerati elastici o quasi elastici.

Scontro di due automobili
Pallina da ping pong contro la racchetta
Proiettile contro un bersaglio
Boccia contro boccia
Sasso contro pavimento
Palla contro pavimento
Palla sgonfia contro pavimento
Sasso contro vetro
Meteorite contro astronave

Spesso si associa l'elasticità di un urto alla presenza di un rimbalzo ed all'assenza di deformazioni dei corpi entrati in collisione. Questa è una valutazione qualitativa non errata, anche se impareremo a definire l'elasticità di un urto in modo più quantitativo.

Riconsideriamo l'esempio dell'urto di due bocce. Abbiamo visto che, tra quelli proposti, c'erano due esiti possibili, in base alla legge di conservazione della quantità di moto.

A si ferma e B si muove a 2 m/s nella direzione che aveva APtot = 0,4 N s nel verso di vA
Le due bocce si attaccano e si muovono a 1 m/s nella direzione che aveva APtot = 0,4 N s nel verso di vA
http://eee.uci.edu/clients/bjbecker/RevoltingIdeas/huygensportb.jpg

Questo significa che la conservazione della quantità di moto non basta da sola a prevedere l'evoluzione del fenomeno: si possono prevedere innumerevoli soluzioni che soddisfano questa legge di conservazione.

Invece esiste un solo urto elastico possibile. Per definire un urto elastico occorre introdurre un'altra legge di conservazione valida non per tutti gli urti, ma solo per quelli elastici.

La nuova legge di conservazione fu formulata dal fisico Christiaan Huyghens (1629-1695) nel 1666.
Essa prevede che si conservi una nuova grandezza scalare (battezzata allora vis viva) e nota oggi come energia cinetica o energia di movimento.

Questa cosa non fu accettata subito dalla comunità scientifica del tempo: ci si chiedeva che senso avesse introdurre una nuova grandezza fisica ed una legge di conservazione valida solo per urti molto particolari.
Oggi sappiamo che l'energia è una delle grandezze più importanti non solo della fisica, ma di tutte le scienze sperimentali: se è vero che l'energia cinetica non si conserva quasi mai, tuttavia essa può trasformarsi in diversi tipi di energia.
In tutti i fenomeni naturali avviene una trasformazione di energia da una forma ad un'altra: in natura vale una legge generale di conservazione dell'energia.

Ma andiamo con ordine e cominciamo a definire l'energia cinetica.