I PRINCIPI
DELLA
DINAMICA
Prof. Antonello Tinti
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Cinematica
Studio del movimento
Dinamica
Studio delle cause del movimento
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Quali sono i moti da spiegare ?
Il moto rettilineo uniforme MRU.
Il moto rettilineo uniformemente accelerato MRUA.
Il moto circolare.
Il moto dei proiettili.
Il moto di un pendolo.
Il moto di una molla.
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Che cosa significa spiegare da
un punto di vista scientifico ?
Ricondurre un fenomeno o una legge all’interno di
una teoria, cioè dimostrare che esso è una
conseguenza logica dei principi di una teoria
accettata come vera
Se le previsioni della teoria coincidono con i
risultati degli esperimenti, allora diremo che la
teoria spiega gli esperimenti e quindi i fenomeni
studiati.
4
Il metodo sperimentale
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La conoscenza nel medioevo
La conoscenza era fondata
sulla fede e sull’intuizione,
sulla ragione e sulla
rivelazione
Il comportamento e le
percezioni dell’uomo erano
assunti a criteri di
interpretazione della realtà.
Aristotele
Stagira 384 a.C. – Calcide 322 a.C.
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La concezione del movimento
nel medioevo.
Le leggi del movimento non erano limitate al semplice
mutamento della posizione di un oggetto, ma comprendevano
qualsiasi cambiamento che dipendesse dal tempo.
Acquisto o perdita di peso con l’età.
Acquisto o perdita della bellezza con l’età.
Si sapeva che il moto poteva essere uniformemente accelerato o
non uniformemente accelerato e si conoscevano anche delle
relazioni matematiche.
Ma non si cercò mai di verificare questi principi applicandoli a
fenomeni fisici, quali per esempio la caduta dei gravi.
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In cosa consiste l’impostazione
al problema del moto fornita da
Galileo Galilei ?
Egli considerò questi principi non più
come astrazioni matematiche, ma
come LEGGI che governano il mondo
dell’esperienza.
Albert Einstein
Enrico Fermi e i ragazzi di via Panisperna
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Il senso comune
I corpi cadono perché sono “pesanti”: la loro velocità è direttamente
proporzionale alla loro peso.
La velocità di caduta dei corpi dipende dal “mezzo” in cui cadono: la
velocità di caduta è inversamente proporzionale alla densità del mezzo;
quindi nel vuoto (densità zero) la velocità di caduta è infinita (horror
vacui).
Il moto ha bisogno di un “motore” che lo produca e lo conservi durante il
movimento.
La quiete è lo “stato naturale” dei corpi: cioè per spiegare perché un
corpo si trova in quiete non è necessario addurre alcuna causa; per tale
motivo qualunque moto (naturale o violento) risulta innaturale e
provvisorio (fa eccezione il moto circolare celeste) che quindi cessa
quando termina la “forza” applicata.
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LA FORZA
10
FORZA
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Apollo 11 L’uomo sulla Luna
Il razzo SaturnV alla partenza solleva 3402 tonnellate
(come un cacciatorpediniere)
erogando una spinta di 35140 kN ( un Airbus A320
eroga invece 120 kN ) per circa 1 minuto e mezzo,
portando il razzo ad una quota di 67 km e ad una
velocità di 9900 km/h, consumando 10 tonnelate di
carburante al secondo
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La forza è tutto ciò che può
modificare lo stato di moto o di
quiete di un corpo, oppure
produrre una deformazione in un
corpo vincolato
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La forza è una grandezza fisica
vettoriale
modulo
verso
direzione
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Il primo principio della
dinamica
Principio di inerzia
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In autobus in piedi al momento
della frenata ondeggiamo in
avanti e potremo cadere se non
fossimo tenuti con la mano agli
appositi sostegni.
In automobile quando si frena
bruscamente è la cintura di
sicurezza che ci impedisce di
urtare contro il cruscotto e il
parabrezza
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Gedankenexperiment
(esperimento ideale)
Se si trascura l’attrito . . . . . .
. . . .la pallina continuerà a muoversi all’infinito con
decellerazione nulla cioè di moto rettilineo uniforme
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L’enunciato . . .
Un corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo
uniforme se la risultante delle forze applicate al corpo è nulla.
v costante
F 0
18
Ma che cosa è l’INERZIA
L’inerzia è la tendenza dei corpi a mantenere lo
stato di quiete o di moto rettilineo uniforme;
questa
inerzia
aumenta
o
diminuisce
all’aumentare o al diminuire della massa del
corpo.
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Il secondo principio della
dinamica
Una forza applicata ad un corpo determina
una variazione della sua velocità
FORZA
ACCELERAZIONE
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Forza e accelerazione sono direttamente
proporzionali
F
costante
a
… e l’accelerazione ha la stessa direzione e lo
stesso verso della forza applicata
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F
F2
F1
a1
a2
a
22
Il rapporto k costante tra forza e accelerazione si
chiama MASSA INERZIALE m del corpo
F
m
a
La massa inerziale misura la resistenza offerta dal corpo al
variare del suo stato naturale (quiete o moto rettilineo uniforme)
ed è indipendente dallo stato di aggregazione del corpo.
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A parità di forza applicata a un corpo,
la massa e l’accelerazione ottenuta sono sempre
INVERSAMENTE proporzionali
F m a
a
a1
a2
m1
m2
m
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Il secondo principio della
dinamica
La risultante vettoriale F di tutte le
forze applicate a un corpo è uguale al
prodotto della massa m per la sua
accelerazione a.
F m a
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È la misura della resistenza che il corpo
oppone alle variazioni di velocità
Massa
inerziale
È definita dal rapporto costante tra
forza applicata e accelerazione
prodotta.
Massa
Massa
gravitazionale
La massa misurata con la
bilancia a bracci uguali
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Il fisica classica la massa inerziale coincide con
la massa gravitazionale
Nella fisica relativistica la massa non è più
una caratteristica intrinseca della materia ma
dipende sia dallo stato di aggregazione della
materia e sia dal sistema di riferimento
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La forza peso
Tutti i corpi nel medesimo luogo e in assenza di
attrito dell’aria cadono con la stessa accelerazione
m
g 9.81 2
s
P
F m a
P m g
Il terzo principio della
dinamica
Principio di azione e reazione
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Due corpi M e m interagiscono fra di loro con
due forze FM e Fm aventi la stessa direzione,
uguali e opposte, agenti simultaneamente.
FBA FAB
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