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Newton - Coulomb

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Affine e complementare alla disciplina matematica ci sono sicuramente la fisica e l’astronomia,entrambe hanno affrontato i problemi più ardui ed affascinanti dell’estensione dell’universo,della sua evoluzione e delle sua origine.
Per quanto riguarda la fisica il primo a cercarne una soluzione moderna fu Newton che,tenendo conto della legge della gravitazione universale,da lui stesso scoperta, giunse alla conclusione che l’universo non può essere finito,altrimenti dovrebbe “cadere” tutto rapidamente verso il suo centro.
Partiremo proprio dalla Legge di Newton per poi giungere alla Legge di Coulomb e osservare le analogie e differenze tra le due.



Cominciamo ad esaminare le proprietà comuni:
- sia la forza elettrica sia la forza gravitazionale sono forze che agiscono tra corpi posti a distanza l’uno dall’altro;
- inoltre entrambe decrescono in proporzione inversa al quadrato della distanza;
- sia il campo elettrostatico che gravitazionale sono conservativi.
Come forze che agiscono a distanza, la forza gravitazionale e quella elettrica sono diverse dalle forze elastiche, dalle forze esercitate dal vento sulle vele di una barca, o da quella esercitata dai muscoli di un uomo o un animale. In tutti questi casi, vi è almeno un contatto diretto tra il corpo che esercita la forza e il corpo a cui la forza è applicata. Invece nel caso delle forze gravitazionali ed elettriche non c’è alcun contatto materiale.

Le differenze tra le due forze:
Malgrado le proprietà comuni le due forze sono profondamente diverse. Mentre la forza gravitazionale è sempre attrattiva, quella elettrica è sia attrattiva che repulsiva a seconda del segno delle carche.
Quest’ultima caratteristica fa sì che in ambito elettrico vi siano comportamenti che non hanno un parallelo nei fenomeni gravitazionali. Un esempio di particolare rilevanza è la forza elettrica che si misura tra due cariche puntiformi q e Q poste in un mezzo materiale isolante. Tale mezzo è composto da cariche positive e da cariche negative, in eguali quantità, che interagiscono con le cariche q e Q . L’esperimento non può misurare altro che la forza totale che agisce sulle due cariche. Così la forza misurata risulta minore, per un fattore Er della forza che si misurerebbe nel vuoto tra le stesse cariche poste alla stessa distanza. L’interazione gravitazionale, per la quale non esistono masse negative e masse positive, non può dare origine ad alcun fenomeno di questo tipo.
Le due forze hanno anche origini completamente diverse. La forza gravitazionale si esercita tra qualsiasi coppia di corpi, come conseguenza del fatto che essi hanno una massa mentre la forza coulombiana agisce soltanto fra corpi di carica elettrica e scompare se essi vengono privati di questa carica.
Infine, le due forze hanno valori dell’intensità molto diversi. Per avere un termine di riferimento di si possono confrontare la forza elettrica e la forza gravitazionale con cui si attraggono il protone e l’elettrone di un atomo di idrogeno. La forza elettrica, in tale esempio è 1039 volte più grande di quella gravitazionale.

 


I. Newton

 

 

C. Coulomb