CORSO DI FISICA

1. CORSO DI FISICA Prof. Francesco Zampieri http://digilander.libero.it/fedrojp/ fedro@dada.it DINAMICA

2. DINAMICA Domanda fondamentale: Da cosa dipende il moto? Cosa lo determina? Ricerca delle cause Ogni fenomeno di moto ha UNA CAUSA Es. pallone calciato Non sempre la causa è esplicita (caduta libera)

3. CAUSE AZIONI dirette/indirette da parte di altri corpi

4. Es. portiere che agisce sulla palla RINVIO = fa iniziare il movimento (da v = 0 a v  0) DEVIAZIONE = modifica un movimento già iniziato (da v1 a v2con v1  v2 ) AZIONI PARATA = fa cessare il movimento (da v  0 a v = 0)

5. AZIONE EFFETTO di MODIFICA dello STATO DI MOTO QUIETE (v = 0) v1 v2 v3 v4 … STATO DI MOTO MOTO con

6. MODIFICARE LO STATO DI MOTO = CAMBIARE v!! Es quiete v = 0  moto: v  0 AZIONE (causa)  v (effetto) COME PUO’ VARIARE v? MOTO GENERICO e non solo rettilineo

7. SITUAZIONE 1 Un’autobus accelera in moto rettilineo t0 = 0 s v0 = 10 Km/h t1 > t0 v2 = 20 Km/h v VARIA solo numericamente(VARIAZIONE IN MODULO)

8. SITUAZIONE 2 PALLINA CHE RIMBALZA (elasticamente) in moto rettilineo DOPO URTO t1 > t0 v1 = 1 m/s dx = -1 m/s PRIMA URTO t0 = 0 s v0 = 1 m/s sx v VARIA solo NEL VERSO (VARIAZIONE IN VERSO)

9. SITUAZIONE 3 (3D) Palla da biliardo che urta una sponda PRIMA URTO t0 = 0 s, v0 = 1 m/s basso a sx DOPO URTO t1 > t0 , v1 = 1 m/s basso a dx VARIA LA DIREZIONE!

10. CI PUO’ ESSERE UNA VARIAZIONE SIMULTANEA DI v in: • Modulo • Direzione • verso Es. respinta del portiere

11. Le azioni dei corpi causano una modificazione del moto (v ) in: VERSO MODULO DIREZIONE Queste azioni possono avere allora diverso: modulo, direzione, verso

12. LE FORZE Una forza F è una grandezza fisica collegata ad una azione da parte di un soggetto agente • UN MODULO (intensità) • UNA DIREZIONE (retta) • UN VERSO F ha:

13. F ha effetti diversi anche a seconda del PUNTO DI APPLICAZIONE Differenza di effetti: F Causa una traslazione F Causa una rotazione

14. LE FORZE sono grandezze vettoriali FORZA = causa della modifica il moto Anche altre conseguenze!

15. Causa di v Causa delle deformazioni senza v(es schiacciare una noce) FORZE Causa della struttura interna dei corpi(coesione molecolare = “durezza”, STATO FISICO dei corpi)

16. FORZA DEFORMANTE Il baricentro del corpo non si muove, il corpo cambia FORMA

17. INTENSA stato solido MENO INTENSA stato liquido COESIONE MOLECOLARE MOLTO BASSA stato areiforme

18. DEFINIZIONE GENERALE DI FORZA Una forza è una qualsiasi azione che è in grado di modificare il moto dei corpi, di provocarne la deformazione ed è responsabile della struttura interna dei corpi

19. F peso o di gravità • F di attrito • F elastica • Reazioni vincolari LE PRINCIPALI FORZE della meccanica

20. LA FORZA PESO(F di gravità) Constatazione: tutti i corpi tendono a cadere verso il basso (caduta dei gravi) Chi li fa cadere?

21. I.NEWTON: Collega la caduta dei gravi all’azione di una F esercitata dalla Terra [legge di gravitazione universale] • 2 masse interagiscono reciprocamente con una forza di tipo attrattivo: • Proporzionale al prodotto delle masse • Inversamente proporzionale al quadrato della distanza

22. MELA  TERRA mT mm Vale per ogni posizione nell’Universo, per ogni coppia di masse

23. Cosa provoca l’azione della Terra sulla mela? FT-mv = a!! v0 = 0 v0  0 Moto di caduta (libera se non tengo conto resistenza aria) = la mela varia la propria velocità percorrendo una traiettoria verticale

24. LA CADUTA LIBERA E’ UN MOTO U.A!!! GALILEO: caduta verticale = situazione limite del moto su piano inclinato La pallina percorre spazi proporzionali al quadrato dei tempi!

25. Ma perché UNIFORMEMENTE ? La forza esercitata dalla Terra sulla mela è costante  provoca una variazione costante di velocità = accelerazione costante! Ma quanto vale l’accelerazione costante nella caduta libera?

26. Sensato: maggiore è la massa, maggiore è la forza subita! Se raddoppia la massa, raddoppia la forza  legame di prop. diretta!!  Costante il rapporto F/m RAPPORTO F/m = a a è l’accelerazione subita dalla massa m che viene attratta da F

27. Allora F esercitata sulla massa m (Fpeso) è pari a: La massa subisce una accelerazione costante, che si indica con g g= accelerazione di gravità Quanto vale, da cosa dipende?

28. Confronto gdipende dalla distanza r (dalla massa al centro della Terra = raggio terrestre) e dalla massa della Terra!

29. g diminuisce all’aumentare dell’altezza slm (g è max a livello del mare!) g diminuisce dal Polo all’equatore (Terra schiacciata!) Per masse sulla Terra

30. SULLA LUNA: mLuna < mTerra : g è minore SU MARTE: mMarte = mTerra : g è quasi uguale g SU GIOVE: mGiove > mTerra : g è maggiore

31. IL PESO P Per peso di una massa si intende la forza con cui la Terra attira a sé tale massa P = Fp = mg PESO  MASSA!!! Dire “peso 70Kg” è improprio!

32. Caratteristiche della forza peso • MODULO: mg • DIREZIONE: verticale del luogo (perp. al suolo) data da filo a piombo • VERSO: verso il centro della Terra • P.DI APPLIC.: baricentro del corpo PESO

33. COME SI MISURA IL PESO? [m] = kg, [a]= m/s2 P = mg [F] = [m][a] [F]= Kg m/s2=NEWTON (N) U.d.m. per qualsiasi forza! 1N = forza subita da 1Kg di massa accelerato di 1m/s2

34. CONVERSIONE P m (passaggio Kg  N) Da Kg a N: Se P = mg, si moltiplica la massa per 9,81 (~10) Es. 70Kg = 70 · 9,81 = 687N Da N a Kg: Se m = P/g, si divide il peso per 9,81 (~10) Es. 981N = 981/9,81 = 100Kg

35. MOTO IN CADUTA LIBERA E’ quello provocato dalla sola azione della forza peso che agisce su una massa inizialmente ferma SENZA TENER CONTO DI ALTRI EFFETTI (es. resistenza dell’aria) E’ rettilineo(traiettoria rettilinea verticale verso il c.Terra) CARATT. E’ unif. accel: Inizia a t = 0 con v = 0

36. ALTEZZA DI CADUTA h h t =0s t =1s t =2s TEMPO DI CADUTA (da altezza h)

37. VELOCITA’ DI CADUTA Un corpo che cade da h che velocità raggiunge dopo t secondi? E’ un moto u.a. con accel g, quindi v = gt Un corpo che cade da h che velocità raggiunge al suolo? Se v =gt e

38. LA VELOCITA’ DI CADUTA LIBERA NON DIPENDE DALLA MASSA! Sfatato preconcetto: piuma e palla di cannone, gettati da una torre di altezza h raggiungono Terra insieme alla stessa velocità!! Nelle formule non c’è mai m! Nella realtà arriva dopo la piuma per effetto della resistenza dell’aria!

39. MOTO PARABOLICO  Combinazione di un moto rettilineo uniforme orizzontale + caduta libera verticale Es. lancio oggetto dalla finestra con spinta orizzontale Fspinta orizzont. F peso

40. x vx A t = 0 lancio m con velocità vxorizzontale (vy = 0) m m y A t1 > t0 il corpo ha componente vy  0 vx e vy si sommano e il corpo tende a spostarsi diagonalmente

41. A t3 > t2, vy è cresciuta ma vx è invariata: (vx + vy dà velocità risultante v ancora diagonale ma con diversa pendenza) vx vy v L’effetto complessivo dà traiettoria parabolica!

42. h Spinta orizz. F peso l = elongazione orizzontale

43. MOTO DEI PROIETTILI (sparati da un cannone) v lancio  = Angolo di alzo h max Elongazione l = gittata

44. La traiettoria è una parabola con vertice nel punto di max altezza GITTATA: dipende dall’angolo di alzo e dalla velocità di lancio! Se trascuro effetto resistenza aria, i parametri del moto non dipendono dalla massa!

45. FORZA ELASTICA Fenomeno dell’allungamento di una molla sotto carico L0 L1 > L0 P implica L = L1 – L0 Lunghezza a riposo m P = mg

46. L’allungamento L è proporzionale al carico P Prop.diretta = rapporto costante P/ L = K K = costante elastica della molla (N/m): ci dice quanti N di carico ci vogliono per produrre allungam. di 1 m P = K·L

47. P tende ad allungare la molla, ma allora perché la massa non cade?  Presenza di una “reazione antagonista” che tende a riportare la molla a L0 (se cessa P, la molla torna alle dimensioni originarie) F elastica si oppone a P, è uguale e contraria!

48. LEGGE DI HOOKE (o degli allungamenti elastici) F deformante F richiamo Se Fel = – P Quindi: Fel = – K •L

49. Esempio: molla del flipper 0 1 Compressione della molla La molla torna alle dimensioni iniziali: Feldà una “spinta” alla pallina! 2 Direz. spinta (contraria alla compressione)

50. LE FORZE DI ATTRITO Attrito: fenomeno sempre presente = ostacolo alla realizzazione/mantenimento del moto