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In mwdafisica classica, in particolare in mwdqmeccanica, l'mwdginerzia di un mwdwcorpo è la proprietà che determina la resistenza alle variazioni dello stato di mweamoto, ed è quantificata dalla sua mweqmassa inerziale.

L'inerzia è definita dal primo mwewprincipio della dinamica, il mwfaprincipio di inerzia (o mwfqprima legge di Newton), secondo cui un corpo permane nel suo mwfgstato di quiete o di mwfwmoto rettilineo uniforme a meno che non intervenga una mwgaforza esterna a modificare tale stato.

Il concetto di inerzia è correlato a diverse grandezze fisiche, come il mwggmomento di inerzia, che ne misura la resistenza alle mwgwaccelerazioni angolari.

Il termine "inerzia" viene utilizzato anche in senso più generico in contesti non meccanici, dove significa resistenza alla variazione di una qualche grandezza nel tempo; ad esempio nell'ambito di considerazioni mwhqtermodinamiche qualitative è relativamente frequente parlare di "mwhginerzia termica", intendendo con tale termine generico il mwhwcalore specifico o la mwiacapacità termica di un corpo.

• Definizione galileiana e newtoniana

• Problematicità ed evoluzione storica

• L'inerzia in meccanica relativistica e in cosmologia

• L'origine dell'inerzia nelle teorie più recenti

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Il principio di inerzia fu scoperto da mwlqGalileo Galilei e dettagliatamente descritto in due sue opere, rispettivamente, nel mwlg1632 e nel mwlw1638: il mwmamwmqDialogo sopra i due massimi sistemi del mondo e mwmgmwmwDiscorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze attenenti alla mecanica e i movimenti locali. La sua prima enunciazione formale è di mwnaIsaac Newton (mwnqmwngPhilosophiae Naturalis Principia Mathematica): se un corpo è fermo o si muove di mwnwmoto rettilineo uniforme, vuol dire che non è soggetto a forze oppure che la risultante delle forze che agiscono su di esso è nulla. Viceversa, se la risultante delle forze applicate a un corpo è nulla, esso è fermo o si muove di moto rettilineo uniforme.

Newton, nei mwoqPrincipia, dedica all'inerzia la Definizionemwog 3cite-ref-1[1]:

(latino)

«Materiae vis insita est potentia resistendi, qua corpus unumquodque, quantum in se est, perseverat in statu suo vel quiescendi vel movendi uniformiter in directum.

Haec semper proportionalis est suo corpori, neque differt quicquam ab inertia

Massae, nisi in modo concipiendi. Per inertiam materiae fit ut corpus omne de statu suo vel quiescendi vel movendi difficulter deturbetur. Unde etiam vis insita nomine significantissimo vis inertiae dici possit. Exercet vero corpus hanc vim solummodo in mutatione status sui per vim aliam in se impressam facta, estque exercitium ejus sub diverso respectu et Resistentia et Impetus: Resistentia quatenus corpus ad conservandum statum suum reluctatur vi impressae; Impetus quatenus corpus idem, vi resistentis obstaculi difficulter cedendo, conatur statum ejus mutare. Vulgus Resistentiam quiescentibus et Impetum moventibus tribuit; sed motus et quies, uti vulgo concipiuntur, respectu solo distinguuntur ab invicem, neque semper vere quiescunt quae vulgo tanquam quiescentia spectantur»

(italiano)

«

La vis insita, o forza innata della materia, è il potere di resistere attraverso il quale ogni corpo, in qualunque condizione si trovi, si sforza di perseverare nel suo stato corrente, sia esso di quiete o di moto lungo una linea retta.

Questa forza è proporzionale alla forza che si esercita sul corpo stesso e non differisce affatto dall'inattività della massa, ma nella nostra maniera di concepirla. Un corpo, dall'inattività della materia, è tolto non senza difficoltà dal suo stato di moto o quiete. Dato ciò questa

vis insita

potrebbe essere chiamata in modo più significativo

vis inertiae

, o forza di inattività. Ma un corpo esercita questa forza solo quando un'altra forza, impressa su di esso, cerca di cambiare la sua condizione [di moto o di quiete, NdT]; e l'esercizio di questa forza può essere considerato sia resistenza che impulso; è resistenza quando il corpo, cercando di mantenere il suo stato attuale, si oppone alla forza impressa; è impulso quando il corpo, non dando libero corso alla forza impressa da un altro cerca di cambiare lo stato di quest'ultimo. La resistenza è solitamente ascritta ai corpi in quiete e l'impulso a quelli in moto; ma moto e quiete, come vengono intesi comunemente, sono solo relativamente distinti; e d'altronde, quei corpi che comunemente sono considerati in quiete non lo sono sempre realmente.»

(Isaac Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)

Il principio di inerzia vale nei mwqqsistemi di riferimento detti mwqgsistemi di riferimento inerziali: in tali sistemi l'accelerazione dei corpi è dovuta a mwqwforze reali, ossia a forze causate dall'azione o interazione di un corpo fisico su un altro; alcuni esempi sono la forza di gravità, il pallone calciato da un giocatore, la propulsione che dirige una navicella nello spazio, lontana da stelle e pianeti.

Nei mwrqsistemi di riferimento non inerziali, invece, vi possono essere mwrgforze apparenti inerziali che sembrano agire sugli oggetti, ma dovute in realtà al movimento accelerato del sistema stesso, come la spinta in avanti di un passeggero in un'auto che freni bruscamente.

Il principio di inerzia, basato su una concezione mwsqmeccanica e appunto «inerte» della materia, talora definita mwsgvis mortua,cite-ref-2[2] era sostanzialmente estraneo al mwtwpensiero antico, che spiegava invece le leggi del mwuadivenire, anche degli enti inanimati, in analogia allo sviluppo di un mwuqorganismo.cite-ref-3[3] Un'anticipazione del concetto può essere rinvenuta nell'mwvgatomismo di mwvwDemocrito,cite-ref-4[4] ma per il resto prevaleva all'epoca una scienza del mwxavivente,cite-ref-6[6] qual era in particolare la filosofia di mwyqAristotele,cite-ref-boccardo-5-1[5] che riconduceva ogni movimento a una mwzgcausa, mentre la quiete non necessitava di una spiegazione:cite-ref-fusaro-7-0[7] ogni mwawcorpo, una volta ricongiunto alla propria mwbasfera naturale secondo il suo mwbqelemento di appartenenza, avrebbe potuto muoversi solamente se mosso da qualcos'altro.cite-ref-abbagnano-8-0[8]

Il problema di chiarire perché ad esempio una pietra scagliata in aria (da parte di un essere vivente) tendesse a restare sollevata per conto suo per un certo tempo, prima di ricadere in terra, portò nella mweqscienza medievale alla formulazione della mwegteoria dell'impeto da parte di mwewBuridano, nella quale si è vista una prefigurazione del moderno principio di inerzia:cite-ref-9[9] la pietra resterebbe sollevata perché le viene impresso un mwgamwgqimpetus, cioè una mwggforza, che resta insita in essa fino ad esaurirsi.cite-ref-fusaro-7-1[7]

Sarà con mwiaGalileo Galilei che l'introduzione esplicita del termine mwiqinerzia,cite-ref-10[10] legato al mwjgprincipio di conservazione del moto, aprì invece la nuova prospettiva in base alla quale, in assenza ideale di mwjwattrito, un oggetto continuerebbe il suo mwkamoto all'infinito, tramite il suo celebre mwkqesperimento dei mwkgpiani inclinati, che fu comunque soltanto mwkwmentale.cite-ref-fusaro-7-2[7] Ogni forza veniva quindi intesa non più come mwmacausa del moto, ma solo della mwmqvariazione di questo, come nel caso della mwmggravità che modifica la traiettoria di un sasso lanciato in aria.cite-ref-fusaro-7-3[7]

Il principio di inerzia fu in seguito sistematizzato da mwoaCartesio, intenzionato a ridurre la mwoqfisica alla mwogcinematica,cite-ref-cremaschi-11-0[11] cioè ad una mwpwmisurazione puramente mwqaquantitativa del moto dei corpi, concepiti meccanicamente come mera mwqqestensione nello spazio, o mwqgmateria quiesciens,cite-ref-12[12] senza più residui animistici di forze causali.cite-ref-13[13]

Il suo rivale mwtaLeibniz ritenne insufficiente questa visione, sostenendo come l'inerzia, proprio perché responsabile del costante movimento di un mwtqcorpo, nel quale era insita, non dipendente cioè da forze esterne ma anzi in grado di resistervi, andasse intesa come una «mwtgforza viva», anziché morta o inanimata:cite-ref-jammer-14-0[14] una sorta di mwuwenergia mwvavitale, tendente a mwvqconservarsi.cite-ref-jammer-14-1[14] Il principio dell'mwwgautoconservazione della propria energia era peraltro già stata espressa dal termine spinoziano mwwwmwxaconatus:cite-ref-15[15]

«Ogni cosa, per quanto è in sé, si sforza di perseverare nel suo essere.»

(Spinoza, Etica dimostrata con metodo geometrico, E III, p6cite-ref-16[16])

mwzwNewton al contrario, pur estendendo l'inerzia anche alla capacità dei mw0apianeti di mantenersi in movimento da soli,cite-ref-fusaro-7-4[7] interagendo senza contatto diretto, la descrisse come mera passività,cite-ref-giannetto-17-0[17] usando formule mw2qmatematiche che facevano a meno di spiegazioni mw2gmetafisiche («mw2wmw3ahypotheses non fingo»); sempre a Leibniz egli contestò la concezione di mw3qspazio e mw3gtempo come mw3wrelazioni tra i corpi, facendone invece dei contenitori di mw4ariferimento mw4qassoluti, ma così andando paradossalmente contro il mw4gprincipio di relatività galileiano.cite-ref-18[18]

La definizione newtoniana dell'inerzia, d'altronde, facendo riferimento ad essa come a una mw6aforza (mw6qvis insita),cite-ref-giannetto-17-1[17] opposta alla mw7gvis impressa, ma senza specificare lo strumento utilizzato per misurarla e identificandola sostanzialmente con la mw7wmassa, ha dato origine a diverse problematiche, legate in particolare al mw8asistema di riferimento nel quale si effettua la misura: il concetto di inerzia, come quello di forza, fu infatti storicamente criticato da molti pensatori, anche per il mw8qcircolo vizioso a cui dava luogo tra queste due grandezze, creando una dipendenza reciproca nella fondazione assiomatica della meccanica.cite-ref-19[19]

Tra gli altri vi si opposero mw9wGeorge Berkeley, mw-aImmanuel Kant,cite-ref-20[20] gli mw-qidealisti mw-gromantici, che videro nell'inerzia un principio deteriore associato alla mw-wmeccanica newtoniana,cite-ref-21[21] contrapposto al mwaqqdinamismo mwaquorganico della natura,cite-ref-22[22] e interpretato metafisicamente alla stregua di una mwaqopassività, di un ostacolo da superare contro cui occorreva esercitare la suprema mwaqsattività mwaqwsoggettiva dell'mwaq0Io;cite-ref-23[23] ed ancora in ambito scientifico mwariErnst Mach, mwarmPercy Williams Bridgman e mwarqMax Jammer.

In particolare Mach, nel suo tentativo di eliminare gli elementi metafisici che persistevano nell'edificio della mwarymeccanica classica, criticò la definizione newtoniana di massa (e quindi di inerzia) come quantità di materia, fornendone una definizione più chiara (anche se non priva, a sua volta, di elementi controversi) e dalla sua opera prese le mosse la teoria della mwarcrelatività generale di mwargAlbert Einstein, la quale però non risolve completamente il problema dell'inerzia, nonostante costituisca l'evento più significativo nella storia di tale concetto dopo la sua formulazione iniziale. Einstein stesso disperò di poter includere il mwarkprincipio di Mach all'interno della sua teoria.

Sebbene il concetto di mwarwmassa (e quindi di inerzia) sia ancora utilizzato, in particolare su un piano mwar0euristico, in relatività generale le quantità fisiche rilevanti (quelle che compaiono nelle mwar4equazioni di Einstein) sono il mwar8tensore energia impulso e il mwasatensore di Ricci: in qualche senso il concetto di inerzia è stato superato. Parafrasando mwaseKuhn, possiamo dire che la meccanica relativistica costituisce un paradigma nuovo rispetto alla meccanica classica: di conseguenza nascono delle difficoltà nel mettere in relazione i concetti delle due teorie. All'interno del tensore energia impulso è possibile tuttavia riconoscere alcuni termini che si possono mettere in corrispondenza con la mwasidensità di massa, con la densità di mwasmquantità di moto e con il mwasqtensore degli sforzi della materia.

Non esiste una teoria unicamente accettata che può spiegare l'origine dell'inerzia. Molteplici sforzi compiuti da fisici notevoli, come mwascErnst Mach (mwasgprincipio di Mach), Einstein, mwaskDennis Sciama, e Bernard Haisch hanno incontrato notevoli critiche da parte di svariati teorici più recenti. Un altro metodo è stato suggerito da Emil Marinchev (2002)cite-ref-24[24].

Un articolo recente dal mwas8fisico svedese-statunitense mwataJohan Masreliez propone che il fenomeno di inerzia possa essere spiegato, se i mwatecoefficienti metrici nella linea elemento di Minkowski dovessero cambiare in conseguenza di mwatiaccelerazione. Un determinato fattore di scala è stato trovato, che modella l'inerzia come effetto di tipo gravitazionalecite-ref-25[25]. In un seguente articolo per Physica Scripta spiega come la relatività speciale può essere compatibile con un universo con una struttura cosmologica fissa e unica di riferimento. La mwatctrasformazione di Lorentz e Woldemar Voigt potrebbe modellare formazione della struttura ("mwatkmorphing") delle particelle commoventi, che potrebbero conservare le loro proprietà cambiando le loro geometrie del locale mwatospazio-tempo. Con questa la mwatsgeometria si trasforma in dinamica e in una parte integrante di movimento. Esige questa geometria mutevole per essere la fonte di inerzia; si dice per generare la forza inerzialecite-ref-26[26]. Queste nuove mwauacosmologie non standard, teoria del cosmo in espansione scalare (SEC), sono state controllate finora principalmente dai pari delle pubblicazioni recenticite-ref-27[27] (2007), al più tardicite-ref-28[28]cite-ref-29[29] e di alcune dal resto della Comunità scientifica. Se accettata, l'inerzia potrebbe essere una qualità astuta che collegherà la mwau4relatività speciale con mwau8quella generale.

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• mwalmMarco de Paoli, Theoria Motus: principio di relatività e orbite dei pianeti, FrancoAngeli, 1988, ISBN 978-88-204-2807-5.

• citereftreccani-inerzia-enciclopedia-italianaFederigo Enriques, Giovanni junior Gentile, Inerzia, in Enciclopedia Italiana, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 1933.

• mwalgForza

• mwaloMassa (fisica)

• mwalwMomento di inerzia

• mwal4Onda inerziale

• mwamaPrincipi della dinamica

• mwamiPrincipio di inerzia

• mwamqSistema di riferimento

• mwamyTeoria dell'impeto

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• Wikizionario

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «inerzia»

• citerefbritannica-com(EN) inertia, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

• mwam0 Diego Fusaro, Il principio di inerzia: Aristotele, Cartesio, Galileo, Newton, su YouTube, 15 dicembre 2022.