Sistemi isolati
Immagina un ragazzo che si tuffa da un motoscafo mentre questo è in moto.
Le forze che agiscono su tutti i corpi in questa situazione sono molteplici e risulta difficile quantificare la forza che alcuni corpi esercitano su altri durante la dinamica del moto.
Tuttavia, se consideriamo tutti i corpi insieme, come un unico sistema, la quantità di moto ci permette di studiare questa situazione in modo agevole. Per poterlo fare, dobbiamo innanzitutto operare una distinzione tra le tipologie di forze che agiscono sul sistema.
Esse possono essere di due tipi:
- forze interne, che i corpi che compongono il sistema esercitano gli uni sugli altri
- forze esterne, originate dall’interazione del sistema con corpi esterni al sistema
Ad esempio, nel caso del tuffo dal motoscafo, le forze interne sono la forza \( \vec{F}_{T \rightarrow M} \) esercitata dal tuffatore sul motoscafo e la forza \( \vec{F}_{M \rightarrow T} \) esercitata dal motoscafo sul tuffatore durante l'interazione tra i due corpi, cioè al momento del salto. Le forze esterne, invece, sono la forza peso del tuffatore, quella del motoscafo e le relative reazioni vincolari che le bilanciano.
La somma delle forze interne in un sistema è sempre nulla
Preso un qualsiasi sistema, la somma di tutte le forze interne \(\vec{F}_{{int}}\) che agiscono sui corpi che lo compongono è sempre nulla. Infatti, siano \(A\) e \(B\) due corpi facenti parte dello stesso sistema, se \(A\) agisce su \(B\) con una forza \(\vec{F}_{A \rightarrow B}\) , allora, per il terzo principio della dinamica, \(B\) agirà su \(A\) con una forza \(\vec{F}_{B \rightarrow A}\) tale che \(\vec{F}_{B \rightarrow A}=-\vec{F}_{A \rightarrow B}\). Ne segue che la somma delle due forze è nulla. Quindi \(\vec{F}_{i n t}\) è la somma di coppie di forze opposte che si annullano a due a due e, di conseguenza otteniamo:
Cosa sono i sistemi isolati?
La somma di tutte le forze esterne agenti su un sistema \(\vec{F}_{{est}}\) invece, in generale è non nulla. Sono quindi casi particolari i sistemi per i quali \(\vec{F}_{{est }}=0\), che prendono il nome di sistemi isolati.
II sistema composto dal tuffatore e dal motoscafo è un esempio di sistema isolato. Infatti le forze esterne hanno somma nulla, dal momento che la forza peso su ciascuno dei due corpi è bilanciata dalla relativa reazione vincolare.