1. Le cause del moto
a.
b.
c.
d.
e.
Cause del moto
Elementi una forza
Rappresentazione grafica di una forza
Misura della forza
Composizione di forze
CAUSE DEL MOTO
Un corpo isolato tende a mantenere il suo stato di moto rettilineo uniforme (ad
esempio un corpo nello spazio). Infatti lo stato naturale dei corpi non è la quiete ma il
moto rettilineo uniforme.
Qual è la causa del cambiamento del moto o dello stato di quiete di un corpo?
Un corpo passa dal suo stato naturale di moto uniforme ad un moto vario o
uniformemente accelerato o di quiete se su di esso agisce una forza.
Quindi la causa del cambiamento di moto di un corpo è detta forza.
1. La forza
Si chiama forza tutto ciò che produce un’accelerazione, cioè provoca un
cambiamento dello stato di quiete o di moto del corpo a cui essa è
applicata.
a. Elementi una forza
Gli elementi che caratterizzano una forza sono: intensità, punto di
applicazione, direzione e verso.
L’intensità è il valore di una forza e si misura in Newton o
kilogrammo peso
Il punto di applicazione è il punto in cui viene esercitata la forza
La direzione è la retta lungo la quale la forza agisce
Il verso è il senso di azione della forza
Due forze possono avere effetto diverso se almeno uno degli elementi è
diverso.
La forza F applicata al quadrato sposta il
poligono orizzontalmente
La forza F applicata sul vertice fa ruotare in
avanti il quadrato
Cambia il punto di applicazione cambia l’effetto della forza F.
b. Rappresentazione grafica della forza
La forza viene rappresentata con un segmento orientato, detto vettore.
a.
La lunghezza del vettore (in scala) rappresenta l’intensità
b.
La retta che lo comprende rappresenta la direzione
c.
L’origine rappresenta il punto di applicazione
d.
La punta della freccia rappresenta il verso
BOX
La forza è una grandezza vettoriale perché è caratterizzata da una
direzione e da un verso.
Altre grandezze vettoriali sono: la velocità e l’accelerazione.
Le altre grandezze, lunghezza, massa, capacità, … sono grandezze
scalari.
c. Misura della forza
L’unità di misura nel S.I. è il newton (N). Si può utilizzare anche il kgp.
1 N è la forza necessaria per dare a 1 kg di massa una accelerazione di
1 m/s²
1 kgp è la forza necessaria per dare a 1 kg di massa una accelerazione
di 9,8 m/s²
1 kgp= 9,8 N
1 N = 0,102 kgp
BOX
1 kg di massa in caduta libera viene accelerato di 9,8m/s², quindi viene
attirato da una forza uguale a (1kg x 9,8 m/s²)= 9,8 N= 1kgp
Lo strumento di misura della forza è il dinamometro (dal greco
dynamis= forza e metron= misura).
BOX
Il dinamometro è il vero strumento per misurare il peso di un corpo,
mentre la bilancia misura la massa di un corpo (la quantità di materia)
d. Composizione delle forze
Quasi sempre su un corpo agiscono più forze. La forza totale che fa
muovere il corpo è la forza risultante.
La forza risultante dipende dagli elementi delle forze applicate, dette
forze componenti.
Forze con la stessa direzione e stesso verso.
La risultante di due forze che hanno stesso verso e stessa direzione è
una forza che ha la direzione e il verso delle forze componenti e
un’intensità uguale alla somma delle intensità di ciascuna forza
componente.
F1
F2
Le due forze componenti F1 e F2 applicate sul corpo esercitano una
forza totale R uguale alla somma delle due forze
BOX
Se due cani trainano una slitta rispettivamente con una forza di 100N e 200N,
la forza risultante applicata sulla slitta è R=(100+200)N= 300N= 30 kg
Forze con la stessa direzione e verso opposto.
La risultante di due forze che hanno la stessa direzione e verso opposto
è una forza che ha la direzione delle forze componenti, il verso della
componente maggiore e un’intensità uguale alla differenza delle
intensità di ciascuna forza componente.
F1
F2
R
Le due forze componenti F1 e F2 applicate sul corpo esercitano una
forza totale R uguale alla differenza delle sue forze. Il verso è quello
della componente maggiore.
BOX
Se due ragazzi al tiro alla fune applicano rispettivamente 300N in un verso e
400N nell’altro verso, la è R=(400-300)N= 100N= 10 kg
100N è la forza con cui uno dei ragazzi tirerebbe l’altro verso di sé nel caso in
cui quest’ultimo non opponesse resistenza.
Forze con lo stesso punto di applicazione, ma direzione diversa
La risultante di due forze che hanno lo stesso punto di applicazione, ma
direzione diversa ha direzione , verso e intensità della diagonale del
parallelogramma che ha per lati le due forze componenti e le loro
parallele.
Fig.
Per trovare la risultante R si procede nel seguente modo:
Disegnare le due forze in scala e con l’angolo richiesto
Tracciare le parallele alle forze F1 e F2
Tracciare la diagonale del parallelogramma ottenuto, partendo
dal punto di applicazione delle forze componenti
La lunghezza della diagonale, in scala, è l’intensità di R.
BOX
1. Due rimorchiatori esercitano rispettivamente una forza di 1,7x105 N.
Calcola la risultante sapendo che l’angolo fra le due forze è 90°.
2. Due forze di intensità 300N e 400N e perpendicolari fra loro sono
applicate allo stesso punto. Qual è il valore della forza risultante?
3. Due forze di intensità 200N e 400N sono applicate ad uno stesso
punto e con un angolo di 60°. Qual è il valore della forza risultante
Scomposizione di una forza
Immaginiamo di voler trascinare un corpo con una forza R, ma
applicando due forze nelle direzioni indicate dalle rette r ed s.
Individuare l’intensità delle due forze
F1 e F2.
Procedimento
Traccia le parallele a r ed s a
partire dal punto A
Traccia i vettori F1 e F2 sulle
rette r ed s
Misurare le lunghezze di F1 e
F2
LEGGI DEL MOTO
1. Prima legge del moto o principio di inerzia
Un corpo rimane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme fino a
quando non interviene una forza su di esso
Esempi che spiegano il principio di inerzia
In un pullman i passeggeri in piedi sono aggrappati ai sostegni. Il pullman si ferma
bruscamente e i passeggeri si spostano violentemente in avanti.
Una macchina parte bruscamente e l’autista viene spinto contro lo schienale del
sedile.
Un ragazzo in bicicletta va contro un marciapiede: la bicicletta di ferma e il ragazzo
balza in avanti.
1 caso. Prima che il pullman si fermasse bruscamente i passeggeri insieme al pullman erano in uno
stato di moto. La forza dei ha agito sul pulman, ma non sui passeggeri che per inerzia continuano il
loro movimento in avanti. Se non fossero aggrappati ai sostegni e non vi fosse la forza di gravità
continuerebbero il loro moto in uno stato di moto rettilineo uniforme.
2 caso. Prima che la macchina partisse l’autista insieme alla macchina erano in uno stato di quiete.
La forza del motore ha agito sulla macchina, ma non sull’autista che per inerzia vuole mantenere il suo
stato di quiete. Non fosse stato aggrappato allo sterzo e non fosse stato ostacolato dallo schienale per
inerzia sarebbe rimasto fermo nel punto di partenza.
3° caso. La bicicletta viene fermata dal marciapiede, ma il ragazzo vorrebbe continuare la sua corsa
per inerzia. Purtroppo non sa volare e non ha considerato che la forza di gravità impedisce di provare
l’ebbrezza di entrare in orbita attorno alla Terra.
2. Seconda legge del moto
Un corpo sottoposto ad una forza subisce una accelerazione che è
direttamente proporzionale alla forza che l’ha prodotta.
F ma
3. Terza legge del moto o principio di azione e reazione
Ad ogni forza che agisce su un corpo (azione) corrisponde un’altra forza
(reazione) uguale in intensità e direzione, ma di verso contrario.
Esempi
a.
b.
L’aria che fuoriesce da un palloncino spinge verso il basso (azione), ma il palloncino sale
verso l’alto (reazione)
Quando camminiamo o corriamo i nostri piedi esercitano una forza all'indietro contro il suolo
e questo reagisce con una forza uguale e contraria spingendoci in avanti. Lo stesso fanno le
ruote di un'automobile. In mare i remi dei vogatori e le pale dell'elica spingono contro
l'acqua. E nei cieli le eliche degli aeroplani spingono contro l'aria. L’acqua e l’aria
rispondono sulle navi e sugli aerei facendoli avanzare.
