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U.Gasparini, Fisica I1 2) Elettromagnetica interaz. tra cariche elettriche; repulsiva ed attrattiva, raggio dazione infinito; ruolo fondamentale nella.

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Presentazione sul tema: "U.Gasparini, Fisica I1 2) Elettromagnetica interaz. tra cariche elettriche; repulsiva ed attrattiva, raggio dazione infinito; ruolo fondamentale nella."— Transcript della presentazione:

1 U.Gasparini, Fisica I1 2) Elettromagnetica interaz. tra cariche elettriche; repulsiva ed attrattiva, raggio dazione infinito; ruolo fondamentale nella struttura atomi e molecole processi chimici e biologici 3) interazione forte interaz. tra quarks, a corto raggio ( m); Struttura dei nuclei atomici; processi di fissione e fusione nucleare 4) interazione debole decadimenti radiativi, dinamica stellare 1) gravitazionale interazione tra masse (es.: pianeti,stelle, galassie…); forza attrattiva; raggio dazione infinito Le interazioni fondamentali :

2 U.Gasparini, Fisica I2 Dinamica : studia le relazioni tra il moto dei corpi, descritto dalle quantità cinematiche (velocità, accelerazioni), e le forze (interazioni tra corpi) che lo condizionano determinando le variazioni dello stato di moto Il moto in assenza di forze (condizione sperimentale non realizzabile: teoricamente, quella di un corpo infinitamente lontano da ogni altro corpo) o in assenza di forze non equilibrate è regolato dal principio di inerzia (o prima legge della dinamica, dovuta a Galileo Galilei) : un corpo sul quale non agiscono forze, ovvero sul quale agiscono forze che si equilibrano, persevera nel suo stato di quiete o di moto, ossia non varia la sua velocità v risultato di un procedimento di osservazione sperimentale e di astrazione, intesa come estrapolazione dei risultati ottenuti in una situazione reale ad una situazione ideale di totale assenza di forze non equilibrate (ad es., attriti) il principio dinerzia soppianta le leggi aristoteliche del moto che associavano, erroneamente, le forze alle velocità piuttosto che alle loro variazioni (accelerazioni) Principio dinerzia

3 U.Gasparini, Fisica I3 Definizione operativa di una grandezza fisica : definire un procedimento ripetibile di misura, attraverso cui associare un numero alla grandezza in questione Intensità di una forza applicata ad un corpo : misurata da un dinamometro, strumento opportunamente tarato; loperazione di taratura del dinamometro va considerata come parte integrante della definizione operativa della grandezza fisica forza. Schematicamente: 1 unità di massa m (arbitraria) 1 unità di forza 2 unità di forza 2 m …. ecc. ( convenzionalmente : per m 1 kg (unità di massa nel S.I.) 1 unità di forza 9,8 Newton) Intensità di una forza oggetto deformabile che risponde in maniera riproducibile ad una sollecitazione di trazione e/o compressione unità di misura della forza nel S.I.

4 U.Gasparini, Fisica I4 Esperimenti sulleffetto dellapplicazione di una forza sul moto dei corpi : F 1 Newton m= 1 kg a Il corpo di massa m=1kg subisce unaccelerazione a = 1 m/s 2 2 Newton a F a F 4 Newton 1 Newton F 2 N F 4 N F a a a Forze ed accelerazioni a = 2 m/s 2 a = 4 m/s 2 a = 0.5 m/s 2 a = 1 m/s 2 a = 2 m/s 2 m= 2 kg

5 U.Gasparini, Fisica I5 Inoltre: v r = 1m v= 1 m/s 1 Na = v 2 / r = 1 m/s 2 m=1 kg v v= 2 m/s 4 N m r a =v 2 /r = 4 m/s 2 Forze e cambiamenti di direzione

6 U.Gasparini, Fisica I6 a=3m/s 2 F=3 N m=1 kg F=4N a=4m/s 2 a=5m/s 2 risultante delle forze agenti sul corpo di massa m F F Carattere vettoriale della forza e 2 a legge di Newton Forze applicate separatamente: Forze applicate contemporaneamente: Linsieme delle osservazioni sperimentali sopra schematicamente riportate si riassume nella seguente relazione vettoriale: 2 a legge della dinamica ( legge di Newton ) : massa inerziale

7 U.Gasparini, Fisica I7 p m v m formulazione più generale della 2 a legge della dinamica, valida anche per situazioni in cui m costante Esempi: ii) meccanica relativistica ( v c= m/s, velocità della luce) massa di riposo (caratteristica intrinseca del corpo) i ) meccanica classica: razzo (sistema con massa variabile del combustibile) Quantità di moto: v

8 U.Gasparini, Fisica I8 Impulso di una forza F(t) in un dato intervallo di tempo ( t 1, t 2 ) : [ J ] = N s Forze che in tempi molto brevi (infinitesimi) esercitano un impulso finito: (ossia lintensità della forza tende allinfinito nel tempo molto breve considerato) si dicono forze impulsive. Teorema dellimpulso: infatti, integrando la 2 a legge di Newton: Impulso di una forza

9 U.Gasparini, Fisica I9 E la forza di attrazione gravitazionale cui è soggetto un corpo a causa della Terra Sperimentalmente, si osserva che sotto lazione della sola forza peso, tutti i corpi si muovono con la stessa accelerazione a = 9,8 m/s 2 g : legge di Newton massa inerziale indipendente dalla massa la costante k dipende unicamente dallunità di misura convenzionalmente scelta per Si può porre : massa gravitazionale la massa gravitazionale è proporzionale alla massa inerziale Forza peso: (ossia k g)

10 U.Gasparini, Fisica I10 La presenza di vincoli che limitano le possibilità di movimento di un corpo determina lo sviluppo di forze dette reazioni vincolari, dipendenti dalle altre forze agenti sul corpo (es., forza peso) e dal moto che il corpo è vincolato a compiere Esempi: i ) reazione vincolare di un piano dappoggio orizzontale esercitata su un corpo in quiete mg risultante delle forze agenti sul corpo ii ) reazione vincolare di un piano inclinato liscio ( privo dattrito capace di sviluppare reazioni unicamente normali alla sua superficie) mg x y a 0 a y 0 a m Reazioni vincolari

11 U.Gasparini, Fisica I11 Descrizione fenomenologica della forza dattrito: i ) forza dattrito statico: mg mg F x y forza di attrito statico Si verifica sperimentalmente: reazione normale coefficiente di attrito statico, caratteristico delle due superfici a contatto Forza dattrito statico

12 U.Gasparini, Fisica I12 y x mg condizione per lequilibrio statico su un piano scabro con coefficiente dattrito statico s Equilibrio statico su un piano inclinato scabro

13 v mg Esempio: moto lungo un piano inclinato scabro: mg x y coefficiente di attrito dinamico, indipendente dalla velocità x a Legge di Newton: Legge del moto: y Forza dattrito dinamico


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