Urti e quantità di moto

La quantità di moto è una grandezza fisica molto importante, soprattutto nella descrizione delle interazioni dinamiche tra i corpi. Si definisce quantità di moto (ed in fisica la si indica solitamente con la lettera p) il prodotto tra la massa di un corpo e la sua velocità: un corpo di massa pari a 10 kg che si muove a 5 m/s possiede una quantità di moto pari a 10 x 5 = 50 kg*m/s. Quindi, a parità di velocità, maggiore è la massa del corpo e maggiore è la quantità di moto che esso possiede; analogamente, a parità di massa, più un corpo si muove velocemente e maggiore è la sua quantità di moto.

Principio di conservazione della quantità di moto. Se la forza esterna agente su un sistema è nulla, allora la quantità di moto del sistema si conserva. Questa legge di conservazione, come altre presenti in fisica, è molto importante sia dal punto di vista teorico che dal punto di vista pratico: infatti, mentre il sistema sta cambiando il suo stato di moto, questa grandezza rimane costante, immutata.

Prendiamo l'esempio di un sistema formato da due corpi che si urtano: in generale, le caratteristiche del moto  dei due corpi cambieranno prima e dopo l'urto ma, in assenza di forze esterne, la quantità di moto totale del sistema rimarrà la stessa. Supponiamo di avere due corpi di massa uguale, per esempio due bocce, una delle quali in moto con una certa velocità e l'altra ferma (come accade quando il giocatore decide di fare una "bocciata"): se si urtano, e quella che si muoveva si ferma dopo l'urto, allora l'altra, per la conservazione della quantità di moto, acquisterà una velocità pari a quella che aveva in precedenza l'altra boccia.  Se invece della boccia ferma venisse colpito il pallino, che possiede una massa molto più piccola, allora quest'ultimo si metterebbe in moto con una velocità più alta rispetto a quella che aveva la boccia prima che lo colpisse.

 Il fucile. Anche il fucile funziona sfruttando la conservazione della quantità di moto: la massa del proiettile è molto più piccola rispetto alla massa del fucile, perciò, mentre il fucile, dopo lo sparo, acquista una piccola velocità all'indietro (il rinculo), il proiettile partirà in avanti con una velocità molto più elevata. Visto che prima dello sparo la quantità di moto era nulla (erano fermi sia il proiettile che il fucile), dopo lo sparo le due quantità di moto (del fucile e del proiettile) saranno uguali ed opposte.

 

Il motore a reazione. Il motore a reazione, che muove aerei e razzi vettori, funziona sempre per lo stesso principio: i gas di scarico sono formati da tante particelle di massa piccolissima, che vengono espulse all'indietro con gran velocità. Per la conservazione della quantità di moto, allora il razzo acquisterà una velocità nel senso opposto. Da notare che in questo caso non serve la presenza di un fluido, come accade invece per i motori ad elica, che necessitano dell'aria per potersi muovere; ecco perchè questo metodo è usato anche per far muovere le  sonde spaziali e le navicelle nello spazio