LA FISICA è lo studio delle leggi fondamentali della natura.
Si divide in:
statica: studia l'equilibrio dei corpi
cinematica: ne descrive il movimento
dinamica: si occupa del perché un corpo si muove (cioè studia le forze)
Le leggi fondamentali della dinamica:prerequisiti
La dinamica (branca della Fisica):studia le relazioni tra le forze e i movimenti ed è
retta dalle 3 leggi di Newton o leggi del moto. Per questo le leggi del moto sono
anche note come leggi della Dinamica
Le forze(grandezza fisica)(vedi libro scienze 2 media A98-A99)
sono le cause
che modificano lo stato di quiete di un corpo o che ne alterano la forma determinando
in esso una deformazione.
(Definizione) Si chiama Forza (indicata con F) ogni causa che fa cambiare lo stato di
moto di un oggetto oppure lo deforma Esistono numerosi tipi di forze : forza di
gravità, forza elettrica, forza elastica,forza nucleare ,attrito o forza d’attrito,forza
meccanica. Le grandezze fisiche che vengono descritte indicandone l’intensità o
modulo, la direzione, il verso, il punto di applicazione sono dette grandezze
vettoriali o vettori Se ne deduce che le forze sono un particolare tipo di grandezza
che per poterne dare un descrizione non è sufficiente indicarne solo l’intensità, ma
anche una direzione, verso e punto di applicazione. La temperatura di un corpo ,il
volume di un corpo, l’altezza, lunghezza sono grandezze scalari.
Quindi le forze sono grandezze vettoriali o vettori e vengono comunemente
indicati per mezzo di segmenti. L’unità di misura dell’intensità della forza è il
Newton indicata con (N) Ricorda 1N = 102 grammi .
vedi libro 2
media pag A98-A99
Per misurare l’intensità delle forze si usano i dinamometri. Il Dinamometro è lo
strumento che serve a misurare l’intensità delle forze in base all’allungamento che
queste producono in una molla. Esiste una relazione tra la forza applicata a una
molla e l’allungamento di questa:si può notare che raddoppiando il peso anche
l’allungamento risulta il doppio, da ciò si enuncia la legge di Hooke(1700):
l’allungamento di un corpo elastico è direttamente proporzionale alla forza che
vi agisce, cioè il rapporto tra peso applicato e allungamento prodotto è costante
F (forza) = K* x tale che F/x =k (vedi proporzionalità diretta; legge della
proporzionalità diretta )
Come si sommano le forze (Vedi libro 2 media A-101) Se uno oggetto
è sottoposto a più forze, il loro effetto complessivo è chiamato Forza risultante (R)
e dipende dall’intensità ,dalla direzione , dal verso e dal punto di applicazione delle
singole forze.
Es. 2 Forze
applicate ad un
corpo
Concordi
Caratteristiche delle forze
applicate
Caratteristiche della Forza
risultante (R)
Forze con uguale direzione e con
lo stesso verso
Questa forza ha direzione e
verso uguali alle prime e per
intensità la somma delle loro
intensità. Es.2 persone che
spingono un automobile
Con lo stesso
verso
F1+ F2 =R
DISCORDI
Verso opposto
BIILANCIATE
Forze con direzioni uguali ma
verso opposto o contrario
Questa forza ha l’intensità
pari alla differenza tra le
intensità delle due forze , ha
la loro stessa direzione e ha il
verso della forza maggiore
.Es. tiro alla fune
Forze con stessa direzione ,
La forza risultante è nulla
uguale intensità ma verso opposto cioè non si provoca alcun
movimento
CONCORRENTI Forze con direzione diversa che
formano tra loro un angolo
La forza risultante
è la diagonale del
parallelogramma
R
F1
F2
La forza risultante si
determina con la regola del
parallelogramma. La forza
risultante è la forza
rappresentata per direzione
,verso e intensità dalla
diagonale del
parallelogramma che ha per
lati le due forze componenti
Libro scienze 3 media A148; A149; A152
Leggi della dinamica o del moto o leggi di Newton
Un corpo fermo tende a mantenere il suo
stato di quiete o di moto finché una forza
esterna non agisce su di esso, allo stesso
1 legge della dinamica o modo un corpo in modo rettilineo a velocità
costante tende a mantenersi in tale moto
del moto
finche una forza esterna non agisce su di
(Principio d’inerzia)
esso. L’inerzia è una proprietà di tutti i
corpi e dipende dalla loro massa .Quanto
La prima legge della dinamica è
chiamata anche principio d’inerzia maggiore è la massa di un oggetto ,tanto
maggiore è la sua inerzia (ricorda : la
Massa è la quantità di materia che costituisce
un oggetto; il Peso o forza peso invece è la forza
che attrae l’oggetto verso il cento della terra)
vedi libro scienze 3 media pag A-146
2 legge della dinamica o
del moto
Una forza che agisce su di un corpo ne determina
un accelerazione direttamente proporzionale
all’intensità della forza che gli
applichiamo:secondo questa legge maggiore è la
forza che applichiamo maggiore è la sua
accelerazione.
F=m*a
Da cui a =F/m ; m = F/a
F= forza; m = massa; a = accelerazione
Per un oggetto di una data massa se si raddoppia
la forza raddoppia anche l’accelerazione ; a parità
di forza applicata il corpo a massa maggiore avrà
una accelerazione minore vale a dire che
l’accelerazione è inversamente proporzionale alla
massa dell’oggetto
Cosa intendiamo per accelerazione?
L’accelerazione di un oggetto è il rapporto tra la
variazione della sua velocità in un certo intervallo
di tempo . vedi libro 3 media A148-A149
a =V- v/t
La Velocità (v) è una grandezza fisica si esprime
in metro/secondo(m/s) si ottiene dividendo la
distanza percorsa(s) per il tempo(t) impiegata a
percorrerla Velocità = distanza percorsa (spazio)
/tempo (t)
V = s/t
Vedi libro scienze 2 media A94-A95
3 legge della
dinamica
A ogni forza che agisce su un corpo
corrisponde una fora uguale e contraria.
Secondo questa legge le forze agiscono
sempre in coppia,un forza si chiama azione
e l’altra si chiama forza di reazione. Questo
significa che se su un corpo esercita una
forza sull’altro, anche questo esercita sul
primo una forza uguale e contraria. Vedi
libro 3 media A152
La Forza di gravità o Forza peso o Peso(libro scienze 3 media A150):
è quel qualcosa che tende a far cadere gli oggetti al suolo, cioè la forza che agisce in
ogni punto della superficie terrestre attirando i corpi verso il centro della terra.
All’intensità di questa forza si da il nome di Peso o Forza peso. Newton capi che
la stessa forza che fa cadere dall’albero una mela matura è la stessa forza che tiene
la luna intorno alla Terra , e la terra intorno al Sole.(forza gravitazionale).Tutti i
pianeti girano intorno al sole tramite la forza gravitazionale. Tutti i corpi a qualsiasi
altezza vengono attratti dalla terra, come tutti i pianeti vengono attratti dal Sole .Da
qui possiamo enunciare la Legge di Gravitazione Universale: Tutti i corpi si
attraggono con una forza direttamente proporzionale alle loro masse e
inversamente proporzionale al quadrato della distanza che li separa.
Quando uno dei corpi che si attraggono è la Terra e l’altro un corpo molto piccolo situato a
piccola distanza la forza di gravitazione riceve il nome di peso del corpo e
l’attrazione il nome di gravità terrestre o forza di gravità. A parità di masse man
mano che la distanza aumenta, il peso diminuisce. Tutti gli oggetti sono perciò attirati verso
il centro del globo e quando cadono liberamente seguono sempre una traiettoria verticale, cioè
perpendicolare alla superficie terrestre. Inoltre tutti gli oggetti cadono verso terra con la
stessa accelerazione (accelerazione di gravità che si indica con il simbolo g = 9,8m/s2)
indipendentemente dalla loro massa e precisamente di 9,8m/s2,cioè ogni secondo la
velocità aumenta di 9,8m/s2
Da cui
Peso = m* g m = massa
Quindi per far variare il peso l’unico modo è quello di far variare la massa. Siccome g
sulla terra è praticamente costante , è comodo identificare il peso di un
oggetto con la sua massa. Per esempio diciamo che un pacco di pasta pesa 1
kilo invece di dire che pesa 9,8newton
Concetti: la Massa è la quantità di materia ,cioè l’insieme di molecole che formano
quel corpo(unita di misura il kilogrammo), invece il Peso è la forza con cui un corpo
viene attirato verso il centro della terra .Se ne deduce che massa e peso sono due
cose diverse e come tali vengono misurate in modo diverso. La massa di un oggetto
non cambia mai, il suo peso invece dipende dal luogo in cui esso si trova
La Massa è una grandezza scalare e si misura in kg
Il Peso è una forza quindi una grandezza vettoriale , si misura in
Newton (N) 1N = 102 grammi quindi 1kg = 9,8 N
Poiché sulla superficie terrestre la forza di gravità, o attrazione di gravità o gravità
terrestre può essere considerata costante in ogni punto,un corpo il cui peso è il
doppio dell’altro,ha anche una massa che è il doppio di quella dell’altro. Perciò
sulla terra quando pesiamo un corpo troviamo allo stesso tempo anche la sua
massa .
Quindi sulla superficie terrestre Peso = Massa
Un uomo sulla luna di massa 70kg il suo peso è 120 N. Quindi
sulla luna la massa è diversa dal peso
Sulla luna 70 kg = 120 N
Un uomo sulla Terra di massa 70kg il suo peso è 700 N.
Quindi sulla terra la massa è uguale al peso
Sulla terra70 kg = 700 N
I DIVERSI TIPI DI MOTO libro scienze 2 media A96-A97
Il percorso seguito da un oggetto durante il suo moto è chiamato traiettoria del
movimento. Si tratta di una linea immaginaria che unisce le diverse posizioni
occupate dall’oggetto, talvolta è una linea retta ma generalmente è una linea curva
piuttosto complicata .Abbiamo vari tipi di moto
Moto vario
Moto rettilineo uniforme con
la relativa legge del moto
rettilineo uniforme
ES: una mosca che vola cambiando spesso
direzione e velocità, anche se è in moto più
comune è anche il più difficile da descrivere con
precisione
È il moto o movimento più semplice da
descrivere perche ha come traiettoria un
segmento di linea retta (quindi rettilineo) e si
svolge a velocità costante con la stessa direzione
e stesso verso (quindi uniforme) ES una persona
trasportata da una scala mobile. La legge del
moto rettilineo uniforme dice :che la distanza o
spazio percorso è direttamente proporzionale al
tempo percorso e come ben sai il suo
diagramma cartesiano di tale legge è una retta
che passa per l’origine degli assi
La Distanza o spazio (s) = velocità(v)* tempo (t)
s = v * t da cui v = s / t
si evince che a velocità costante se l’intervallo di
tempo raddoppia;la distanza o lo spazio percorso
raddoppia
Moto uniformemente
Il cambiamento della velocità in un certo
accelerato con la relativa legge
del moto uniformemente
accelerato
intervallo di tempo è chiamato accelerazione,
perciò un movimento o moto in cui la velocità
cambia al passare del tempo si chiama moto
accelerato. La legge del moto uniformemente
accelerato dice che la distanza percorsa è
proporzionale al tempo elevato al quadrato. ES
quando un oggetto cade liberamente i la sua velocità aumenta
progressivamente mentre esso scende verticalmente verso il suolo, il
suo moto sarà rettilineo e avrà come traiettoria un segmento verticale
Distanza(s) = (accelerazione(a) :2)* tempo2
s = (a :2)*t2
vale a dire se il tempo(t) trascorso raddoppia la
distanza(s) percorsa aumenta 4 volte
Moto circolare uniforme
Moto armonico
Es. una pallina di plastilina attaccata su una ruota
di una bicicletta che ruota a velocità costante ,
avrà come traiettoria una circonferenza ; si muove
a velocità costante (sempre alla stessa velocità)
perché in tempi uguali percorre archi di
circonferenza uguali, cioè impiega lo stesso
tempo per fare mezzo giro, e poi per fare il mezzo
giro successivo.
