LE FORZE
Il mondo che ci circonda è costituito da oggetti che esercitano azioni
gli uni sugli altri
Queste azioni sono dette forze
Le forze possono agire:
§ Per contatto
§ a distanza
Effetto delle forze
Le forze tendono a modificare il moto dei corpi
LE FORZE
Le forze sono grandezze vettoriali
Le forze sono grandezze vettoriali, descritte matematicamente da
vettori
La coda della freccia che rappresenta
graficamente il vettore forza va
collocata nel punto di applicazione
di quest’ultima
LE FORZE
La misura delle forze
Per misurare le forze si sfruttano i loro effetti, in particolare le
deformazioni che causano sugli oggetti
Un possibile strumento di misura è il dinamometro a molla
La taratura dello strumento avviene
mediante l’applicazione di masse
campione
LE FORZE
La misura delle forze
Unità di misura della forza: il newton
Un newton (N) è la forza che produce un allungamento della molla di
un dinamometro uguale a quello prodotto da una massa appesa di
(1/9,81) kg
LE FORZE
Risultante di più forze
Forza totale o risultante,
La forza totale o risultante di due o più forze che agiscono su un
oggetto è il vettore , somma vettoriale delle singole forze
Poiché le forze si sommano vettorialmente, è possibile che su un
corpo agiscano forze singolarmente non nulle, ma la cui risultante è
nulla. In tal caso le forze non producono alcun effetto complessivo: si
dice che il corpo è in equilibrio
LA FORZA PESO
Peso P di un oggetto
Il peso P di un oggetto sulla superficie terrestre è la forza
gravitazionale esercitata su di esso dalla Terra
Il peso è dunque una forza, la forza peso, e nel SI si misura in
newton (N)
LA FORZA PESO
Relazione tra peso P e massa m
Il peso P e la massa m di un oggetto sono direttamente proporzionali,
cioè:
dove g è una costante di proporzionalità che sulla superficie terrestre
vale
LA FORZA PESO
LA FORZA PESO
Differenza tra peso e massa
Sottolineiamo la netta distinzione tra peso e massa:
§ Il peso è la forza gravitazionale misurata in newton
§ La massa è una quantità invariante
Sulla Luna, dove g vale 1,62 N/kg, il peso di un corpo è circa un
sesto del suo peso sulla Terra
LA FORZA ELASTICA
Per allungare una molla dobbiamo compiere uno sforzo per vincere
la forza di richiamo (forza elastica) che tende a riportare la molla
alla lunghezza iniziale
LA FORZA ELASTICA
Legge di Hooke
Una molla esercita una forza elastica la cui intensità F è direttamente
proporzionale all’allungamento o alla compressione x della molla:
Il coefficiente di proporzionalità k è la costante elastica della molla,
la sua unità di misura è il newton al metro, N/m
LA FORZA ELASTICA
La legge di Hooke
LA FORZA ELASTICA
La legge di Hooke
La legge di Hooke è particolarmente importante perché può
essere usata come modello per descrivere una grande varietà di
sistemi fisici
Si tratta tuttavia di una legge empirica, valida per compressioni e allungamenti sufficientemente piccoli
Si tratta tuttavia di una legge empirica, valida per compressioni e
allungamenti sufficientemente piccoli
LA FORZA ELASTICA
La legge di Hooke
La legge di Hooke in forma vettoriale
Una molla che subisce uno spostamento
dalla posizione di
equilibrio esercita una forza elastica data da
dove k è la costante elastica della molla.
Il segno meno esprime il fatto che la forza elastica è sempre opposta
allo spostamento della molla dalla posizione di equilibrio.
LE FORZE D’ATTRITO
Per far scorrere due superfici una sull’altra, occorre superare la
resistenza dovuta agli urti tra i loro avvallamenti microscopici
Questa resistenza è all’origine della forza che chiamiamo attrito
LE FORZE D’ATTRITO
Non esiste una legge fisica semplice e universale che descriva l’attrito
Ci sono, però, alcune utili leggi empiriche che permettono di
calcolarne la forza
I tipi di attrito più comuni:
– Attrito radente (quando un corpo scivola su una superficie)
– Attrito volvente (quando un corpo rotola su una superficie)
– Attrito viscoso (quando un corpo attraversa un mezzo fluido)
LE FORZE D’ATTRITO
La forza di attrito radente si distingue in:
– Attrito dinamico (che si oppone allo scorrimento di un corpo
su una superficie)
– Attrito statico (che si oppone al distacco di un corpo da una
superficie)
dove
è la forza premente sulla superficie, cioè la componente
perpendicolare della forza che agisce sulla superficie, e µ è il
coefficiente di attrito (parametro adimensionale compreso
tipicamente tra 0 e 1)
LE FORZE D’ATTRITO
Come di vede dalla tabella, il coefficiente di attrito statico è
maggiore del coefficiente di attrito dinamico
La forza di attrito ha direzione parallela alla superficie di contatto
e verso opposto a quello dello scorrimento
LE FORZE D’ATTRITO
L’attrito dinamico
L’attrito dinamico si manifesta quando un corpo si muove scivolando
su una superficie, e agisce in modo da opporsi allo scivolamento del
corpo
La forza di attrito dinamica non dipende dall’area della superficie di
contatto né dalla velocità del corpo ma solo dalla forza che agisce
perpendicolarmente sulla superficie
Legge dell’attrito dinamico
= coefficiente di attrito dinamico
LE FORZE D’ATTRITO
L’attrito dinamico
LE FORZE DI ATTRITO
LE FORZE DI ATTRITO
L’attrito statico
L’attrito statico tende a impedire che un oggetto fermo su una
superficie si distacchi da essa, cominciando a scivolare
È generalmente maggiore di quello dinamico e non dipende
dall’area della superficie di contatto
L’intensità dell’attrito statico va da zero a un valore massimo
Aggiungendo una forza più elevata, il corpo a corpo comincia a
scivolare
Forza massima di attrito statico
= coefficiente di attrito statico
LE FORZE DI ATTRITO
Attrito statico
