La domanda

Salve, io sto scrivendo una tesina sull'automobile. Siccome in fisica ho alcune difficoltà, volevo chiederle secondo lei quali sono le leggi fisiche più importanti da approfondire che stanno alla base del movimento dell'auto.

Claudia, Liceo Scientifico

La mia risposta

Qualcuno ha definito l'automobile «l'invenzione di maggiore successo della Storia». In effetti l'automobile ha cambiato profondamente lo stile di vita in gran parte del mondo. Per molte persone, essa è diventato il simbolo stesso della mobilità e della libertà individuale.

Così, non ci può stupire che all'interno dell'automobile e intorno ad essa si possano incontrare applicazioni di quasi ogni campo dalla fisica. C'è soltanto l'imbarazzo della scelta.

Naturalmente, il moto dell'automobile è regolato dalle leggi della meccanica. Un'applicazione particolare è quella dei principi di conservazione della quantità di moto e dell'energia nel campo dell'infortunistica. In caso di incidente stradale, i dispositivi di sicurezza intervengono per evitare le conseguenze più gravi del principio di inerzia, che può gettare un bambino, che non si trovi nel seggiolino regolamentare, contro il parabrezza con estrema violenza. Nello stabilire la dinamica di un incidente – ad esempio per stabilire le responsabilità – si studia la traiettoria seguita dai frammenti, ad esempio dalle schegge di vetro dei fanali.

Il motore dell'automobile è un esempio importantissimo di motore termico. Tutta la termodinamica classica può essere formulata come un'analisi di questo tipo di motori, come probabilmente saprai. In forma semplificata, un motore a combustione interna a quattro tempi può essere schematizzato come una trasformazione ciclica descritta da una curva chiusa in un diagramma pressione-volume. Il problema dell'efficienza del motore è un problema di importanza decisiva, legato profondamente al secondo principio della termodinamica.

L'automobile moderna è poi in larga misura un dispositivo elettrico. Ci sono i circuiti di illuminazione, quelli dell'impianto stereo o dell'impianto di condizionamento. C'è un gran numero di motori elettrici, che azionano i tergicristalli, i finestrini, e molte altre parti mobili. La prospettiva di un'automobile elettrica, in vista di una diminuzione delle emissioni di gas responsabili dell'effetto serra, si basa in primo luogo proprio sulla possibilità di sostituire l'attuale motore termico a combustione interna con un motore elettrico. Potrebbe perciò essere interessante trattare i principi di funzionamento del motore elettrico e quelli del dispositivo per certi versi complementare, l'alternatore: un alternatore permette anche sulle automobili di ricaricare la batteria durante la marcia.

Spero che fra questi suggerimenti tu possa trovare anche uno spunto che ti sia utile.