MECCANICA

1. MECCANICA Lo studio delle cause del moto: dinamica

2. I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton) I corpi interagiscono fra di loro mediante forze, che costituiscono le cause del cambiamento dello stato di moto. Le forze sono grandezze vettoriali.

3. m M r q Q VARI TIPI DI FORZA Forza Gravitazionali Forza Elettriche Forza Nucleare Forza Debole responsabile del decadimento - Nucleo Un neutrone si trasforma in un Protone con emissione di un elettrone ed un neutrino

4. I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton) La tendenza di un corpo a mantenere il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme è chiamata inerzia. Per questo il primo principio di della dinamica è spesso chiamato principio di inerzia. PRIMO PRINCIPIO DELLA DINAMICA In un sistema di riferimento adeguato, un punto materiale non soggetto a forze rimane immobile o conserva il suo stato di moto rettilineo uniforme

5. I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton) I sistemi di riferimento in cui vale la prima legge di Newton sono detti sistemi di riferimento inerziali. • Il primo principio della dinamica ha due aspetti: • In un sistema inerziale un moto non rettilineo ed uniforme indica la presenza di forze; • 2) l’osservazione di moto non rettilineo ed uniforme in assenza di forze indica che il sistema di riferimento non è inerziale.

6. Sole Terra Esempio 1: sistema rif centrato nel sole e orientazione invariante rispetto alle “stelle fisse” è inerziale. Un sistema di rif centrato nella terra non lo è perché ruota anche intorno all’asse, ma lo è in prima approssimazione. La scelta del sistema di riferimento è importante per lo studio del moto: se il sistema non è inerziale le traiettorie evidenziano forze apparenti percepite dall’osservatore nel riferimento non inerziale.

7. R Fc mg r mg Le forze apparenti L’operatore che descrive un fenomeno in un sistema di riferimento non inerziale percepisce forze “ apparenti”. L’operatore che descrive un fenomeno in un sistema di riferimento non inerziale percepisce forze “ apparenti”.

8. I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton) SECONDO PRINCIPIO DELLA DINAMICA L’accelerazione di un corpo è direttamente proporzionale alla forza risultante agente su di esso ed è inversamente proporzionale alla sua massa. La direzione e il verso dell’accelerazione sono uguali alla direzione e al verso della forza risultante che agisce sul corpo.

9. F F F = = = = 3 1 2 .... cos t a a a 1 2 3 MASSA La massa è una quantità costante caratteristica del corpo per cui qualunque sia la forza ad esso applicata si ha:

10. UNITÀ DI MISURA DELLE FORZE L’unità di misura della forza nel S.I. è il newton (N), definito come la forza che imprime alla massa di 1 kg l’accelerazione di 1 m/s2. L’unità di misura della forza nel c.g.s. è la dina (dyn), definita come la forza che imprime l’accelerazione di 1 cm/s2 alla massa di 1 g. 1N=105dyn

11. A B F F Sole Terra I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton) TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA Se un corpo A esercita una forza (azione) su un corpo B, il corpo B esercita sul corpo A una forza uguale ed opposta (reazione).

12. I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton) Il terzo principio della dinamica è anche detto principio di azione e reazione. Azione e reazione agiscono su differenti oggetti.

13. Azione e Reazione m M

14. Una particella che si muove all’interno di una camera vuota urtando le pareti determina una pressione. Perché? m La pressione dei gas (1)

15. La pressione dei gas (2) La particella ha modificato la sua quantità di moto, in base al 2° principio possiamo affermare che su di essa ha agito una forza per un certo tempo. m Ma se sulla particella ha agito un’azione, in base al 3° Principio, sulla parete ha agito una reazione uguale e contraria che è la causa della pressione

16. LEGGE DELLA GRAVITAZIONE UNIVERSALE LEGGE DI NEWTON Ogni particella dell’Universo attrae ogni altra particella con una forza che è direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza fra esse. Questa forza agisce lungo la linea congiungente le due particelle. G: costante di gravitazione universale G = 6.67  10–11 N·m2/kg2 16

17. LEGGE DELLA GRAVITAZIONE UNIVERSALE 17

18. = accelerazione di gravità terrestre FORZA PESO La forza peso è l’attrazione gravitazionale esercitata dalla Terra sui corpi in vicinanza della sua superficie. Essa è diretta secondo la verticale ed è orientata verso il basso. 18

19. dove MT e RT sono la massa ed il raggio terrestri MT = 5.98  1024 kg RT = 6.38  106 m FORZA PESO Tutti i corpi, in vicinanza della superficie terrestre, possiedono la stessa accelerazione g. La massa di 1 kg ha peso P = 1 kg·9.8 m/s2 = 9.8 N. 19

20. MISURA DELLE FORZE Le forze si misurano con vari metodi, diretti ed indiretti. Gli strumenti più semplici per la misura diretta delle forze sono: bilance … 20

21. MISURA DELLE FORZE … e dinamometri 21

22. LEGGE DI HOOKE La proporzionalità fra la deformazione prodotta nella molla di un dinamometro e l’intensità della forza applicata (alla base del funzionamento del dinamometro) è descritta dalla legge di Hooke: per corpi vincolati soggetti a sollecitazioni sufficientemente piccole esiste una proporzionalità diretta fra la deformazione e la causa deformante. F: causa deformante x: deformazione F= kx è lalegge di Hooke k = costante elastica I fenomeni di deformazione che obbediscono alla legge di Hooke si dicono elastici

23. Effetto della forza Una forza può essere presente e non determinare alcun effetto visibile, essendo equilibrata da altre forze. In tal caso la risultante (somma vettoriale di tutte le forze) è nulla: