CORSO DI FISICA

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

2. MECCANICA • Si occupa dei fenomeni connessi al MOVIMENTO dei corpi CINEMATICA: movimento senza preoccuparsi delle cause MECCANICA DINAMICA: causa del movimento = Forza F STATICA: fenomeni di non alterazione del moto (equilibrio)‏

3. CINEMATICA  Def. di MOTO e sistemi di riferimento: grandezze fisiche implicate (s,t,v,a)‏ • Il moto è studiato senza preoccuparsi delle cause MOTOUNIFORME Legge oraria:s =s(t)‏  TIPI “BASE” di moto MOTO UNIF. ACC

4. DINAMICA • COSA provoca il moto? • CAUSA = azione di una FORZA LA FORZA E’ UN VETTORE (cosa sono i vett.?)‏ COME LA FORZA INFLUENZA IL MOTO LEGGI DI NEWTON: concetto di inerzia F peso F attrito F elastica Reazioni vincolari PRINCIPALI FORZE

5. STATICA • EQUILIBRIO = “non moto” = conservazione dello stato di moto Risp. TRASLAZIONE Come le forze determinano situazione di equilibrio? Risp. ROTAZIONE

6. IL MOTO • DEF: Un corpo C si muove se varia la sua posizione s nel tempo t

7. DEVO DEFINIRE: posizione s, tempo t POSIZIONE: mi serve un sistema di riferimento (posizione rispetto a cosa?)‏ TEMPO: devo poterlo definire e misurare

8. SISTEMI DI RIFERIMENTO o Es. binari treno • 1D, 2D, 3D 1D S.R. x • ORIGINE O • VERSO • UNITA’ DI MISURA (m)‏ y Es. moto palla su un tavolino 2D x z Es., volo di una farfalla y 3D x

9. s s1 s2 x 0 Moto rettilineo Particolare moto: la traiettoria è una retta. Possiamo sempre farla coincidere con l’asse x. 0 = origine del sistema di riferimento s1= s(t1) = posizione occupata all’istante t1 s2= s(t2) = posizione occupata all’istante t2 s = s2– s1= distanza percorsa t = t2– t1= tempo impiegato a percorre s

10. GRAZIE AL SISTEMA DI RIFERIMENTO io posso definire la POSIZIONEs (in metri!)‏ s = dove si trova il corpo (in un certo istante) = DISTANZA dall’origine O X OX = s

11. LO SPOSTAMENTO • Si misura in metri (S.I.)‏ 0 10m 15m 15-10 = 5 m

12. MISURA DEL TEMPO t[secondi!] • Il moto, come tutti i fenomeni, ha una certa durata temporaleΔt = tf – t0[cronometro] Di solito t0 =0 s Devo “fotografare” i due istanti Δt t0 tf

13. MOTO = una variazione di t implica una variazione di s (il corpo si sposta al trascorrere del tempo), ossia Δt implica Δs LEGAME FRA Δs e Δt (legge oraria = mi consente di prevedere dove il corpo si troverà dopo un certo tempo)‏

14. VARIAZIONE COSTANTE di s in t (prop.diretta)‏ MOTO UNIFORME MOTI DI BASE VARIAZIONE NON COSTANTE di s in t MOTO VARIO

15. IL MOTO in generale è combinazione di moti uniformi e vari (varie fasi)‏ Es. auto: parte da ferma, accelera, mantiene costante la velocità, decelera, si ferma

16. t 1s 2s 3s 4s s 1m 2m 3m 4m MOTO UNIFORME (astrazione, valido solo per brevi istanti)‏ Nel moto uniforme vengono percorsi spazi uguali in tempi uguali Es. ogni secondo, un metro

17. VELOCITA’ • Nel moto uniforme è costante il rapporto fra spazio percorso e tempo VELOCITA’ MEDIA DEL CORPO (costante) GRANDEZZA DERIVATA Nel moto rettilineo!

18. MISURADI v Nel S.I. Si deve fare il rapporto fra l’UDM dello spazio e del tempo

19. Nelle applicazioni pratiche è più comodo usare il Km/h Per passare da m/s a Km/h SI MOLTIPLICA per 3,6: es. 5 m/s = 18 Km/h Per passare da Km/h a m/s SI MOLTIPLICA per 0,277777: es. 100 Km/h = 27,77 m/s

20. LEGGE ORARIAdel moto uniforme s = s(t)‏ Se cost ALLORA: Di solito t0 =0 s

21. A cosa serve la legge oraria? Ci dà la possibilità di sapere (nota v = cost e t) la posizione s del corpo es. se s = 2t, significa che v = 2 m/s, per cui dopo t =10 sec il corpo si trova a s = 2· 10 = 20 m es. data s = 0,5t, a che t s=3m? [t = 3/0,5 = 6 s]

22. GRAFICI DEL MOTO • Se tx e s y, posso costruire il grafico spazio-tempo (t,s)‏ s = vt+ s0 ricorda y = mx+q Allora: il m.u. è rappresentato sul piano (t,s) da una RETTA! s Ma cosa è graficamente v? s0 v = pendenza della retta! t

23. Sul grafico (t,s) il moto uniforme è rappresentato da una retta la cui pendenza è la velocità! v = m, coefficiente angolare v3 v2 s v1 s0 t Tre moti uniformi con velocità crescente e stesso s0 v1 < v2 < v3

24. s Moto con velocità negativa (il corpo si muove all’indietro!)‏ s0 t s Moto con velocità v = 0 (corpo fermo nella posizione s0)‏ s0 t Se s0 =0, la retta passa per l’origine

25. s Moto di un corpo che è partito dall’origine, si è mosso di moto uniforme con v > 0 [tratto 1], si è fermato alla posizione sf per qualche istante [tratto 2], è infine tornato all’origine [tratto 3] con v < 0 2 sf 3 1 t t1 t2

26. MOTO VARIO v≠ cost Es. auto che parte e si ferma v deve variare nel tempo! Compare Δv PARTENZA: v = 0 t varia: MOTO: v ≠ 0 SOSTA: v = 0

27. ACCELERAZIONE a • È la grandezza fisica che indica la variazione della velocità nel tempo Δv =vf - v0 Sempre nel moto rettilineo!

28. MISURA DELL’ACCELERAZIONE • Che UDM ha a? Se nel SI: [s]=m e [t]=s e [v] = m/s 1 m/s2 è l’accelerazione di un corpo che varia la propria velocità di 1m/s in un secondo

29. t 1s 2s 3s v 1m/s 2m/s 3m/s MOTO UNIFORMEMENTE ACCELERATO (m.u.a.)‏ • E’ un moto in cui la velocità varia proporzionalmente al tempo a = cost Es. ogni secondo, la velocità aumenta di 1 m/s

30. LEGAME FRA a, v, t  C’è una importante formula che ci dà la dipendenza di v da t Legame di proporzionalità diretta fra v e t!

31. DIAGRAMMI DEL MOTO U.A. Qui è interessante il legame: t x, v  y  grafico (t,v)‏ v v =at + v0 ricorda y =mx+q Qui m = a! v0 t Sul piano (t,v) il moto u.a. è rappresentato da una retta!

32. v Moto con a > 0 t Moto con a = 0(UNIFORME, perché allora v = cost!)‏ v v Moto con a < 0 t t

33. LEGGE ORARIA DEL MOTO U.A. • Ma allora come cambia s al variare di t? Una legge oraria è s = s(t)‏ Osservo che: v Nel moto uniforme a velocità v = cost, il prodotto vt è lo spazio percorso = area rettangolo sul piano (t,v)‏ vt = s t

34. IDEA!! Allora, sul grafico (t,v) l’area sotto la retta che rappresenta il moto è pari allo spazio percorso!! v v Due moti uniformi t t Estendo il ragionamento anche al caso in cui v non è costante! Non avrò più un rettangolo!

35. STAVOLTA CALCOLO AREA DI UN TRAPEZIO! Area trap. = somma basi per altezza diviso due! v v v0 t Ma ricordo che:

36. LEGGE ORARIA DEL MOTO U.A.

37. Lo spazio dipende quadraticamente dal tempo! Cioè se raddoppio t, s diventa 4 volte tanto! s Sul piano (t,s) il m.u.a. è rappresentato da un arco di parabola! t

38. I MOTI NEL PIANO y Ho bisogno di sistemi 2D (x,y) X

39. LO SPOSTAMENTO Ora il lunghezza del cammino percorso non è più sufficiente per capire DOVE si è spostato il corpo! C’è bisogno di sapere “VERSO DOVE”

40. Per sapere compiutamente COSA ha fatto il corpo serve specificare: • DA DOVE PARTE • VERSO DOVE VA (N-S-E-W) • QUANTO PERCORRE Lo spostamento è una grandezza fisica di tipo diverso!

41. Una grandezza fisica descritta da 4 componenti: • Valore numerico (modulo) • Direzione • Verso • Punto di applicazione Si chiama grandezza VETTORIALE

42. SCALARI (solo numero): m,t,T,…) GRANDEZZE FISICHE VETTORIALI (4 componenti): v,a,F,…

43. I VETTORI Sono enti geometrici che rappresentano le grandezze vettoriali = frecce orientate Retta = dà la direzione Punta della freccia dà il verso Lunghezza = proporzionale al modulo P = punto di appl.

44. DIREZIONE  VERSO!! Direzione = retta Verso = ciascuno dei due orientamenti naturali

45. I VETTORI NON SI COMPORTANO COME I NUMERI (con le operazioni) v1 = 1, v2 = 1 1+1 = 2? Così (stessa direz. e stesso verso) sì! Ma così (direzione differente)?

46. SOMMA VETTORIALE (cenni) C OC < OA + OB B Quindi 1+1  2! A Se sono perpendicolari uso il Teo. Pit. O

47. I MOTI DEL PIANO y Traiettoria 2D x Le velocità (istantanee) sono sempre TANGENTI alla traiettoria

48. La traiettoria comporta VARIAZIONE DI DIREZIONE NEL MOTO Δv = In altre parole: v deve variare, oltre che in modulo, anche in direzione e verso!

49. ACCELERAZIONE CENTRIPETA Direzione di

50. L’accelerazione è sempre diretta verso il centro C di curvatura della traiettoria! CENTRIPETA = diretta verso il centro! C = centro di curvatura vè tangente alla traiettoria = velocità TANGENZIALE