EQUAZIONI CARDINALI DELLA DINAMICA 1) mi a i = F i + f i 2 + f i 3 + ........ + f iN Dove: N è il numero dei punti materiali F i forze esterne f iK forza interna che agisce su Pi ad opera di PK mi a i = F i + f i1 + ....... + f ii + f ii +1 + ....... + f iN f ii = 0 Sommo N ∑ 1 N i mi a i = ∑ i F i + ∑ ........ 1 Osservo adesso 2) m2 a 2 = F 2 + f 21 + ..... + f 23 + ....... + f 2 N A f 12 f 21 nella eq. 1) corrisponde nella 2) Per il principio di azione e reazione Ad esempio f 12 + f 21 =0 f iK = − f Ki e così via. La somma di tutte le forze interne è = 0 Resta: N ∑ i mi 1 N d vi (e) = ∑Fi = R dt i =1 dove R (e) è il risultante delle sole forze esterne N ma Q = ∑ i mi v i dQ allora =R (e ) dt dQ se ci sono reazioni vincolari: dt = R (e ) + R'( e ) Ora riprendo mi a i = F i + f i1 + f i 2 + ....... + f ii + ....... + f iN 1 f ii = 0 Moltiplico vettorialmente per ( Pi − 0 ) e sommo N N N ∑ i ( Pi − 0) ∧ mi a i = ∑ i ( Pi − 0) ∧ F i + ∑ i ( Pi − 0) ∧ [ f i1 + ......] 1 1 1 Il momento delle due forze f iK Pi f Pk f iK e f Ki risulta nullo Ki b O N N ( e) Quindi ∑ i ( Pi − 0) ∧ mi a i = ∑ i ( Pi − 0) ∧ F i = M ( 0 ) 1 Dato 1 N Γ ( 0 ) = ∑ i ( Pi − 0) ∧ mi v i 1 derivo e ottengo N N d Γ( 0) = ∑ i ( v i − v 0 ) ∧ mi v i + ∑ i ( Pi − 0 ) ∧ mi a i dt 1 vi ∧ vi = 0 1 N d Γ( 0) ( e) = −v 0 ∧ ∑ i mi v i + M ( 0 ) dt 1 d Γ( 0) ( e) + v 0 ∧ mv = M ( 0 ) dt Se ci sono reazioni vincolari Se O è fisso Se O ≡ P Se v 0 // v v0 = 0 ; dt + v 0 ∧ mv = M ( 0 ) v 0 ∧ mv = 0 ( P baricentro) v∧v =0 v0 ∧ v = 0 R v O d Γ( 0) vo ( e) + M '( 0 ) ( e) d Γ( 0) resta : dt = M ( 0 ) + M '( 0 ) Le equazioni della dinamica sono quindi : dQ =R dt d Γ( 0) dt ( e) = M ( 0) ( e) con opportuno polo. Esaminiamo la prima Q = mv dQ dt ⇒ = ma ma = R ( e) Il centro di massa si muove come un punto in cui è concentrato tutta la massa del sistema e applicato il risultante delle forze esterne. Questa si dice LEGGE DEL MOTO DEL BARICENTRO. dQ Se R=0 Se dt dQx =0 dt Rx = 0 ESEMPIO: Se per t =0 Q = Q 0 = vettore =0 Qx = costante v x ( 0) = 0 rimane Piano verticale carrello liscio costante vx = vx ( t ) = 0 Rx + R ' x = 0 costante ∀t se t=0 x = costante vx = 0 x = costante y’ P y Φ x ϑ Posto un asse y passante per la posizione iniziale di P , P scende lungo quest’asse Il sistema che pareva avere due coordinate libere x e ϑ , con la scelta dell’asse y’ passante per il baricentro si ha una sola coordinata libera ϑ . Cannone che spara. Al tempo t=0 è fermo. M m V V? v m M QX = MV + mv=0 V =− m v M quindi il cannone arretra Uomo che tenta di camminare su piano liscio P v x ( t = 0) = 0 se L’uomo porta avanti una gamba ma il resto del corpo arretra e l’uomo cade e non riesce a camminare: Per camminare occorre l’attrito. Rx = 0 x = costante 2 a equazione cardinale della dinamica Caso per cui v 0 ∧ mv = 0 d Γ( 0) dt Se Se = M ( 0) M ( 0) = 0 M Z0 = 0 ESEMPI DI Γ ( 0 ) = costante Γ 0 Z = costante ΓZ costante Ballerina su suolo liscio P ω M (P) = 0 Φ ΓPz = costante ΓPz = Iω 1) t=0 braccia aperte ω = ω iniziale I c = I corpo I b = I braccia aperte 2) finale, braccia lungo il corpo I B = I braccia chiuse Ω = Ω finale Γiniziale = ( I c + I b )ω = Γ finale = ( I c + I B ) Ω Ma a braccia aperte I è maggiore I b > I B (I + I ) Ω= c b ω Ω >ω ( IC + I B ) DISCO OMOGENEO DI CENTRO O FISSO M,R Φ O Mg MR 2 MR 2 ω= ω0 2 2 Per cui ω = ω0 ASTA OMOGENEA m,l m, l P ω0 iniziale O≡P ml 2 • ml 2 Γz = ϑ = cos tan te = ω0 12 12 • ϑ = ω0 Γ0 z = cos t Piano orizzontale O m, l ϑ m, l ϕ • Γ0 z = • costante (date dai valori iniziali di ϑ eϕ ) Γ0 z = Γ0 z1 + Γ0 z 2 = costante Quantità additiva Piano orizzontale m M 1R O La molla è una forza interna Per cui M 0 z ( e ) = 0 Γ0 z = costante ASTA A T piano orizzontale m, l m k O La molla è una forza interna per cui M 0 Z = 0 Γ0 z = costante