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E’ quella parte della meccanica che studia
il movimento di un corpo indagandone le
cause che l’hanno prodotto
La dinamica è fondata su tre
princìpi fondamentali:
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• Il PRIMO PRINCIPIO, o principio di inerzia;
• Il SECONDO PRINCIPIO, o legge
fondamentale della dinamica;
• Il TERZO PRINCIPIO, o principio di azione e
reazione.
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Le forze non sono necessarie per
mantenere la velocità
Secondo il principio di inerzia un
oggetto, senza effetto di forze, tende
o a muoversi con velocità costante o a
rimanere fermo se la sua velocità è
nulla
ENUNCIATO:
In un sistema inerziale, le forze
provocano una variazione di velocità, e,
quindi, producono un’accelerazione
Qual è la relazione tra forza e
accelerazione
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Esperimento disco a ghiaccio secco
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Trasciniamo, per mezzo di una cordicella, un
disco a ghiaccio secco con una forza costante,
facendo in modo che l’elastico tra la cordicella
e il disco mantenga un allungamento sempre
uguale.
Fotografando la posizione del disco a intervalli
di tempo costanti, osserviamo che, al
trascorrere del tempo, il disco percorre
distanze maggiori in uguali intervalli di tempo.
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Il suo moto è accelerato.
Calcolando l’accelerazione media fra gli
intervalli, osserviamo che la sua accelerazione
si è mantenuta costante.
Il disco si è mosso di moto uniformemente
accelerato.
Ripetiamo
l’esperimento con
una seconda
forza costante,
con valore doppio
rispetto a quella
di prima.!
Il disco continuerà a muoversi con un
moto uniformemente accelerato, e la
nuova accelerazione risulterà essere
esattamente il doppio di quella di prima
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ENUNCIATO:
L’accelerazione di un corpo è direttamente
proporzionale alla forza che agisce su di
esso.
Il vettore accelerazione ha la stessa
direzione e lo stesso verso della forza.
N.B.
Tutto ciò è valido in un sistema di riferimento inerziale
L’accelerazione del corpo determinata dalla
forza applicata è anche inversamente
proporzionale alla sua massa:
a=kF
m
a = accelerazione (m/s2)
F = forza (N)
m = massa (kg)
k = costante, uguale a 1
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NEWTON: è il valore di una forza che,
applicata a una massa di 1 kg, le imprime
un’accelerazione pari a 1 m/s2
Concludendo…
La forza totale che agisce su un corpo è
uguale al prodotto della sua massa per
l’accelerazione a cui è soggetto
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F = ma
F = forza (N)
m = massa (kg)
a = accelerazione (m/s2)
Questo principio è valido solo nei
sistemi di riferimento inerziali.
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Un caso particolare è proprio il PRINCIPIO
DI INERZIA. Se la forza totale è zero,
l’accelerazione è zero.
In assenza di forze, l’oggetto si muove a
velocità costante: se è fermo, resta
fermo, se si muove, il suo moto è
rettilineo uniforme.
Alcune applicazioni pratiche "!
Nel salto con l’asta,
i materassi di
protezione
allungano
l’intervallo di
tempo impiegato
dal corpo
dell’atleta per
arrestarsi.
L’accelerazione è
dunque
abbastanza piccola
e l’altleta non è
soggetto a forze
pericolose
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L’air-bag delle automobili
protegge l’autista dai
gravi danni di un
brevissimo urto contro il
volante.
Una volta gonfiato, l’airbag attutisce l’urto
perché arresta il corpo
dell’autista in un tempo
molto più lungo
Per il secondo principio
della dinamica, la
massa m = F/a.
Più la massa è grande,
più un corpo resiste
(cioè si oppone) a
essere accelerato,
cioè tanto maggiore
è la forza che
occorre esercitare
per farlo accelerare.
La massa è dunque
la resistenza che
un corpo oppone al
tentativo di
essere accelerato.
Misura quanto è
grande la sua
inerzia, per
questo è detta
“massa inerziale”.
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ENUNCIATO:
Quando un corpo A esercita una forza su un
corpo B, anche B esercita una forza su A.
Le due forze hanno stessa intensità e stessa
direzione, ma versi opposti.
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FA su B = - FB su A
Alcune applicazioni pratiche…
In una barca a
remi, con i remi
spingiamo
indietro l’acqua
per spingere in
avanti la barca
La ruota dell’automobile spinge indietro il
terreno per essere spinta in avanti
Se il terzo principio fosse falso
Ipotizziamo che le forze con cui due oggetti
interagiscono abbiano intensità diverse. Poniamo
due sassi di massa diversa su un automobile,
immaginando di ridurre gli attriti a zero. La somma
delle due forze sarebbe diversa da zero, la
macchina accelererebbe in direzione di quella di
massa maggione, senza consumare carburante.
Un corpo si dice in
caduta libera quando
su di esso agisce
soltanto la sua forza
peso.
In assenza di attrito con l’aria, un oggetto
in caduta libera si muove con
un’accelerazione costante e uguale per
tutti i corpi: l’accelerazione di gravità.!
Nei corpi in caduta libera, per il secondo
principio della dinamica, vale dunque la
relazione:
F p = mg
F = forza peso (N)
m = massa (kg)
g = accelerazione gravità
(9,8 m/s2)
Dunque la forza peso è direttamente
proporzionale alla massa e
all’accelerazione di gravità
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Poiché l’accelerazione di gravità cambia a
seconda del luogo, cambia anche il peso di
un corpo, ma la sua massa rimane invariata.!
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