la quantità di moto

CONVEGNO ORLANDINI L INSEGNAMENTO DELLA MECCANICA
LA QUANTITÀ DI MOTO:
UNA OCCASIONE PER
INSEGNARE LA FORZA
Corrado Agnes DISAT Politecnico Torino
Angelo Merletti Liceo Marie Curie Pinerolo
ISTITUTO AVOGADRO
TORINO 26 – 27 MAGGIO 2012
Quantità di moto sin dall'inizio
la meccanica viene caratterizzata come quell'area della
fisica che tratta della grandezza estensiva:
quantità di moto
e delle sue correnti.
Quantità di moto:
…Secondo la mia opinione, la stessa forza e lo stesso vigore restano sempre
nel mondo, e si limitano a passare da una parte della materia all'altra,
conformemente alle leggi della natura . G. Leibniz
Un corpo in movimento contiene quantità di moto. Se non si
muove, non contiene quantità di moto.
Per Newton:
… tuttavia non sempre la quantità di moto è calcolata secondo p = mv:
- Radiazione (classica):
-  Radiazione (quantistica) p = h/λ
Nel seguito la quantità di moto sarà assunta come grandezza primaria
che verrà concretata di volta in volta, a seconda delle necessità, in
modelli formali.
Perché introdurre la quantità di moto prima della forza ?
Secondo l accezione newtoniana:
…Non esistono forze che cambiano lo stato di moto di un corpo, esistono
solo interazioni che trasferiscono quantità di moto tra due oggetti.
(Project Physics Course Vol A, p 7.15)
Ovvero la forza è interpretabile come
corrente della quantità di moto
…Come si può operare con la corrente di qualcosa senza fare
la minima affermazione su ciò che fluisce?
…Cosa si introduce prima in elettricità? La corrente elettrica o
la carica elettrica?
Allora: Quantità di moto sin dall'inizio!
La quantità di moto è assunta come grandezza primaria:
-  può essere contenuta in un corpo.
-  può passare da un corpo a un altro.
-  si può distribuire su più corpi.
-  ad essa si può associare una corrente.
- obbedisce ad un equazione di bilancio:
La quantità di moto è una grandezza estensiva
Se X è una grandezza estensiva, in una regione dello spazio vale
l equazione di bilancio:
Se manca il termine di produzione
Esempi: quantità di moto,
carica elettrica,
energia,
Ma non entropia,
la grandezza X è conservata.
Traduzione degli assiomi di Newton nel linguaggio della quantità di moto
I
II
III
Misurazione della quantità di moto
…è possibile senza usare p = m · v
…Ek contengono una unità ciascuno di quantità di moto.Urtano K fino a fermarlo.
Il numero di …Ek è la misura della quantità di moto di K.
Unità di misura della quantità di moto
L huygens (Hy) è l unità di misura della quantità di moto.
Esempio:
Un corpo di massa 1 kg e che si muove alla velocità di 1 m/s contiene 1 Hy
Allora la corrente di quantità di moto si misura in Hy/s = N,
Le correnti delle grandezze estensive sono grandezze composte,
Quantità che fluisce in un determinato punto nell unità di tempo:
J/s = W,
C/s = A,
Hy/s = N
…
Analogia idraulica in meccanica
Urto anelastico
Velocità e quantità di moto:
La quantità di moto si trasferisce spontaneamente dai corpi a velocità più alta
a quelli a velocità più bassa. Una pompa di quantità di moto la trasporta in
direzione opposta
Potenziale elettrico e carica elettrica (positiva):
La carica elettrica si trasferisce spontaneamente dai punti a potenziale più alto
a quelli a potenziale più basso. Una pompa di elettricità (generatore) la trasporta in
direzione opposta
Temperatura ed entropia:
L entropia si trasferisce spontaneamente dai corpi a temperatura più alta
a quelli a temperatura più bassa. Una pompa di calore la trasporta in direzione opposta
Esempi …
Da dove prende la quantità di moto?
…ma il terreno è fermo!
Isolando la pompa di quantità di moto, si capisce meglio
La persona pompa quantità di
moto dal carrello di destra in
quello di sinistra
La molla pompa quantità di moto
dal carrello di sinistra in quello di
destra.
Attraverso la sbarra fluisce quantità di
moto da terra nel carrello.
(a)  Nella sbarra la quantità di moto
fluisce verso destra.
(b) Nella sbarra la quantità di moto
fluisce verso sinistra.
Nella corda la quantità di moto può
fluire da destra verso sinistra (a)
ma non da sinistra verso destra (b).
Conduttori e isolatori di quantità di moto:
I materiali rigidi conducono la quantità di moto.
L'aria non conduce la quantità di moto.
Le corde conducono la quantità di moto in una sola direzione.
I campi magnetici conducono la quantità di moto.
Le ruote libere fungono da isolatore di quantità di moto.
Le ruote motrici (o frenate) fungono da conduttore
di quantità di moto.
Sfregando due oggetti l'uno contro l'altro, della
quantità di moto fluisce dall'uno all'altro:
più l'attrito è grande, più ne fluisce.
(a)  Nella sbarra fluisce quantità
di moto verso destra.
(b) Nella sbarra non fluisce
quantità di moto.
(c) Nella sbarra fluisce quantità
di moto verso sinistra.
Corrente di quantità di moto verso destra: compressione
Corrente di quantità di moto verso sinistra: trazione
Allungamento, trazione:
corrente di quantità di moto verso sinistra.
Accorciamento, compressione:
corrente di quantità di moto verso destra.
Il motore pompa quantità di moto
positiva dalla terra all autocarro
e, attraverso il gancio di traino,
verso sinistra nel rimorchio.
il motore pompa nell'autocarro
quantità di moto negativa, cioè ne
estrae quantità di moto positiva.
Attraverso l'asta d'aggancio
fluisce quindi verso sinistra della
quantità di moto (positiva).
Circuiti chiusi di quantità di moto
Anche se c'è una corrente di quantità di
moto, la quantità di moto non si accumula
da nessuna parte.
La cassa non si muove. Ciò malgrado
fluisce una corrente di quantità di moto.
Le molle indicano la direzione della
corrente di quantità di moto.
Corrente di quantità di moto senza spinta.
Circuito a riposo: non è presente
corrente di quantità di moto
Nel circuito circola una corrente di
quantità di moto in senso antiorario.
Esempi di circuiti chiusi di quantità di moto
Come misurare le correnti di quantità di moto
Amperometro a zero centrale
Dinamometro a zero centrale
Equilibri dinamici
Attraverso il foro defluisce tanta acqua quanta
ne affluisce dal rubinetto. La quantità d'acqua
nel secchio resta costante.
Una palla leggera (sinistra) e una pesante (destra)
cadono per terra. Quella leggera raggiunge la sua velocità
limite prima di quella pesante.
La quantità di moto fluisce,
tramite il cavallo, dalla terra al
carretto. Essa non si
accumula nel carretto.
Ne consegue che il carretto si
muove a velocità costante.
CONCLUSIONI
Alcuni fenomeni della meccanica vengano interpretati diversamente e vengono
usate altre immagini per spiegarli.
Altri fenomeni diventano oggetto di osservazione.
I fenomeni normalmente attribuiti alla dinamica hanno un ruolo più importante
nel nostro corso rispetto all'insegnamento tradizionale.
Il supporto strutturale e il linguaggio sono comuni ad altre parti della fisica.
L analogia diventa uno strumento potente per evidenziare i tratti comuni ma
soprattutto le differenze con gli altri ambiti.
Viene proposta una visione unitaria nelle differenze che stimola, mediante il
confronto delle loro funzioni, la ricerca del significato delle grandezze
introdotte nei vari ambiti.
Grazie per l attenzione!
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