Corso di Fisica generale Appunti sulla Dinamica: II
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Liceo Scientifico Augusto Righi, Cesena Corso di Fisica Generale, AS 2014/15, Classe 3B Corso di Fisica generale Liceo Scientifico Righi, Cesena Anno Scolastico 2014/15 3B Appunti sulla Dinamica: II Riccardo Fabbri 1 (Dispense ed esercizi su www.RiccardoFabbri.eu) Liceo Scientifico Augusto Righi, Cesena Corso di Fisica Generale, AS 2014/15, Classe 3B Il III Principio della Dinamica Ogni qualvolta una forza agisce su un corpo, essa ha origine dalla presenza di altri corpi materiali, ogni singola forza è soltanto un limitato aspetto della mutua interazione fra due o più corpi, due corpi che interagiscono tra loro si scambiano una forza. Chiamando azione la forza agente sun un corpo e reazione la forza agente sull'altro, vale il terzo principio della dinamica scoperto sperimentalmente da Newton: “ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.” Riccardo Fabbri 2 (Dispense ed esercizi su www.RiccardoFabbri.eu) Liceo Scientifico Augusto Righi, Cesena Corso di Fisica Generale, AS 2014/15, Classe 3B Esempio 1: Una mela, libera di cadere, è attratta dalla Terra con accelerazione g. Si supponga l'effetto dell'attrito sul moto trascurabile. Secondo il terzo principio della dinamica, la Terra è attratta verso la mela con una forza di uguale intensità. La forza in questione è la forza peso, che deriva dalla gravitazione, una delle quattro interazioni fondamentali in natura. Perché rispetto ad un osservatore esterno (per esempio collegato con la Luna) la Terra sembra essere praticamente insensibile all'azione della forza peso generata dalla mela? Questo accade perché la massa della Terra è enormemente più grande di quella della mela. Il diverso modo di comportarsi deriva dalla diversa inerzia presentata dai due corpi e non dalle diverse intensità delle forze, che, al contrario, si comportano come: ⃗ F Terra→ mela =mmela⋅⃗g =−⃗ F mela→Terra =mTerra⋅⃗a Terra , ==> mmela m Terra ⃗a Terra ∣ ∣ = ⃗g . L'asino intelligente, ma non troppo Un asino intelligente viene incitato a tirare un carretto. Adducendo come pretesto la terza legge della dinamica, si rifiuta, osservando che la sua azione sul carretto è uguale alla reazione del carretto su sè stesso. Poiché due forze contrarie si equilibrano, non avrebbe senso tirare il carretto; questo dovrebbe rimanere fermo. È importante notare che azione e reazione sono forze applicate a corpi diversi, e quindi non si equilibrano! Quindi il ragionamento dell'asino è del tutto errato, in quanto le forze non sono applicate entrambe sul carretto. Riccardo Fabbri 3 (Dispense ed esercizi su www.RiccardoFabbri.eu) Liceo Scientifico Augusto Righi, Cesena Corso di Fisica Generale, AS 2014/15, Classe 3B Curiosit à sulla Fisica Moderna Secondo le attuali teorie della fisica (Teoria Quantistica dei Campi), a livello “microscopico” una forza tra particelle è il risultato di (ovvero, mediata da) uno scambio (assorbimento e/o emissione) di particolari particelle di forza (bosoni della interazione): i fotoni per l'interazione elettro­magnetica, le particelle W , Z per l'interazione debole, i gluoni per l'interazione forte, ed i gravitoni (ancora da scoprire sperimentalmente) per la gravità. ± 0 A livello macroscopico questo aspetto include il contatto meccanico, che risulta dalle forze elettriche tra gli elettroni più esterni di un oggetto e quelli del secondo corpo. Quindi la forza ⃗ F che il corpo 1 esercita sul corpo 2 (azione) è il risultato della continua emissione di particelle di forza, i fotoni, da parte delle particelle elettricamente cariche (gli elettroni) che compongono il corpo 1. Questi fotoni vengono successivamente assorbiti dalle particelle elettricamente cariche che compongono il corpo 2, dando origine alla forza meccanica osservata macroscopicamente sul corpo 2. 12 Riccardo Fabbri 4 (Dispense ed esercizi su www.RiccardoFabbri.eu) Liceo Scientifico Augusto Righi, Cesena Corso di Fisica Generale, AS 2014/15, Classe 3B Analogamente, allo stesso tempo, la forza ⃗ F del corpo 2 sul corpo 1 (reazione) è il risultato dell'assorbimento da parte di quest'ultimo di fotoni che si originano ora dalle particelle cariche costituenti il corpo 2, dando origine ad una forza agente sul corpo 1. 21 La quantità di fotoni continuamente scambiati in entrambe le direzioni si verifica essere approssiativamente uguale, dando origine macroscopicamente a due forze meccaniche uguali in modulo ed opposte in direzione. Riccardo Fabbri 5 (Dispense ed esercizi su www.RiccardoFabbri.eu)
