La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Cambiamento del Sistema di Riferimento Il moto dipende dal sistema di riferimento dal quale viene osservato: –Un.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Cambiamento del Sistema di Riferimento Il moto dipende dal sistema di riferimento dal quale viene osservato: –Un."— Transcript della presentazione:

1 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Cambiamento del Sistema di Riferimento Il moto dipende dal sistema di riferimento dal quale viene osservato: –Un viaggiatore seduto sul sedile di una carrozza ferroviaria non si muove rispetto al vagone –Se osservato dal marciapiede della stazione, egli invece percorre diversi metri al secondo. –Il viaggiatore, se lascia cadere un oggetto nel vagone, descriverà il moto come un moto rettilineo (uniformemente accelerato) –Lo stesso moto apparirà parabolico (moto del proiettile) ad un osservatore sul marciapiede della stazione. Come si fa a trasformare le grandezze cinematiche, posizione, velocità, accelerazione da un sistema di riferimento ad un altro?

2 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Sistemi di riferimento in moto traslatorio trasformazioni della posizione Studieremo il caso molto particolare in cui gli assi del sistema Oxyz sono costantemente paralleli a quelli corrispondenti nel sistema Oxyz e lorigine O del secondo sistema si muove sullasse delle x.

3 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Sistemi di riferimento in moto traslatorio trasformazioni della velocità

4 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Sistemi di riferimento in moto traslatorio trasformazioni dellaccelerazione Solo se a o =0 laccelerazione nei due sistemi di riferimento è la stessa!

5 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Tasformazioni di Galilei Se O si muove lungo lasse x con velocità costante e O coincide con O a t=0:

6 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Applica zione Consideriamo un sistema di riferimento con lorigine O nel semaforo e lasse x lungo la strada rettilinea orientato nel verso del moto dei due veicoli. Le rispettive leggi orarie saranno: Un camion ed unautomobile sono partiti insieme da un semaforo e percorrono una strada rettilinea a velocità costante (v a =80km/h, v c =60km/h). Come appare il moto dellautomobile rispetto al camion? Per studiare il moto dellautomobile rispetto al camion, consideriamo un secondo sistema di riferimento con lorigine O coincidente con il camion e lasse x diretto come lasse x (v xO =v c ). Possiamo applicare le trasformazioni di Galilei Si tratta di un moto che avviene lungo lasse x (rettilineo) a velocità costante data da v a - v c. Alla stessa conclusione si arriva usando le trasformazioni della velocità.

7 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 x Applica zione Consideriamo il sistema di riferimento Oxyz fermo rispetto al suolo co n lasse x diretto lungo la strada e il sistema Oxyz fermo rispetto al guidatore. il sistema Oxyz si muove con velocità costante rispetto al sistema Oxyz Possiamo applicare le trasformazioni di Galilei: La neve sta cadendo verticalmente ad una velocità costante di 8 m/s. A quale angolo rispetto alla verticale sembrano cadere i fiocchi di neve per il guidatore di un auto che viaggia a 50 km/h? La velocità dei ficchi di neve rispetto alla macchina (sistema Oxyz ) sarà: x y O y O

8 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Le cause del moto: la situazione prima di Galilei e di Newton Ogni elemento ha una sua posizione naturale: la terra e lacqua sotto, laria e il fuoco sopra. Ogni elemento cerca di raggiungere la sua posizione naturale dopo di che rimane in quiete Lo stato naturale dei corpi è la quiete Per far muovere un corpo o per mantenerlo in moto occorre esercitare unazione su di esso! Il moto dei corpi celesti era assicurato da schiere di angeli(o dei) che spingevano i pianeti, il sole (Apollo con il carro) e le stelle nel loro moto attorno alla terra.

9 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Le cause del moto: la visione attuale La visione attuale è condensata nelle tre leggi di Newton. Questi vanno considerati come dei postulati, dei principi fondamentali, non dimostrabili, formulati sulla base delle intuizioni di grandi fisici, Galilei, Newton, da cui si possono far discendere tutte le altre leggi che descrivono i fenomeni particolari. E dunque il confronto delle previsioni dedotte dai principi fondamentali con i risultati di esperimenti che ci permette di apprezzare la correttezza dei postulati iniziali. I legge di Newton II legge di Newton III legge di Newton

10 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 La prima legge di Newton o legge di inerzia I corpi isolati conservano il loro stato di moto rettilineo uniforme o di quiete ( caso particolare del moto rettilineo uniforme ) Lo stato naturale dei corpi non è la quiete ma il moto rettilineo uniforme (a velocità costante): non è necessaria alcuna azione per mantenere in moto (rettilineo uniforme) un corpo. Se non ci sono interazioni con altri corpi (oggetto isolato) non cè alcuna possibilità di cambiare la sua velocità. Solo le interazioni con altri corpi possono far cambiare la velocità (il suo modulo o la sua direzione) di un corpo. Se mi accorgo che un corpo cambia il suo stato di moto (la sua velocità cambia in modulo o in direzione) allora vuol dire che nellambiente circostante esiste almeno un altro corpo che sta esercitando unazione sul corpo sotto osservazione. Le azioni esercitate dagli altri corpi, capaci di far cambiare la velocità di un corpo, si chiamano forze. I corpi possiedono linerzia (la massa) : la capacità di resistere a cambiamenti del loro moto.

11 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Definizione operativa della massa inerziale La massa inerziale misura la capacità di un corpo di opporsi a cambiamenti del suo stato di moto (cambiamenti di velocità). Prendiamo due corpi e provochiamo delle variazioni del loro stato di moto v 1i = v 2i = 0 v 1 = v 1f - v 1i = v 1f v 2 = v 2f -v 2i = v 2f Osservazione sperimentale Ragionamento –I due corpi subiscono una differente variazione di velocità perché hanno una diversa capacità di opporsi a cambiamenti del loro stato di moto (una diversa massa inerziale) –Allora: Relazione inversa: Il corpo con massa maggiore subisce una minore variazione di velocità La massa è uno scalare Scegliendo m1 come campione di massa:

12 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 La seconda legge di Newton La risultante delle forze agenti su un corpo è uguale alla massa del corpo per laccelerazione subita –Poiché laccelerazione è un vettore e la massa è uno scalare –La forza è un vettore. La seconda legge di Newton è una relazione vettoriale: –Equivalente a tre equazioni scalari:

13 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 La terza legge di Newton Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria Formulazione più professionale: Se il corpo C esercita sul corpo B una forza, F BC, allora anche il corpo B esercita sul corpo C una forza, F CB. Le due forze sono uguali in modulo e direzione, ma opposte in verso. N.B.: L e forze di azione e reazione agiscono sempre su corpi diversi. –Forze uguali ed opposte, ma agenti sullo stesso corpo, non possono essere quelle previste dalla terza legge di Newton.

14 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 I sistemi di riferimento inerziali In cinematica noi non abbiamo posto molta attenzione al sistema di riferimento usato per descrivere il moto. –In genere abbiamo scelto un sistema di riferimento in cui la descrizione del moto risultava la più semplice possibile. I sistemi di riferimento in cui valgono le tre leggi di Newton si chiamano Sistemi di riferimento inerziali. –Nei Sistemi di riferimento inerziali i corpi isolati si muovono di moto rettilineo uniforme (accelerazione nulla). Newton aveva ipotizzato lesistenza di un sistema di riferimento assoluto, legato alle stelle fisse, in cui valgono con precisione le leggi di Newton (i corpi isolati hanno accelerazione nulla). –La relatività Galileana ci dice che tutti i sistemi in moto traslatorio uniforme rispetto a quello assoluto (legati cioè a corpi isolati) misurano la stessa accelerazione, quindi sono anchessi inerziali. Il Sistema del Laboratorio, il sistema geocentrico e quello eliocentrico non sono inerziali ( sono legati a corpi non isolati, che non si muovono di moto rettilineo uniforme rispetto alle stelle fisse). –Per moti di breve durata rispetto al ciclo del sistema, questi sistemi possono essere considerati inerziali.

15 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Osservazioni sulla seconda legge di Newton Se si conoscono le forze come funzione del tempo, della posizione, delle proprietà dei corpi interagenti (massa, carica, etc.), etc., la seconda legge della dinamica ci permette di determinare laccelerazione una volta nota laccelerazione, con i metodi che abbiamo discusso in cinematica (risoluzione delleq. diff.), è possibile arrivare alla legge oraria arrivare a conoscere la posizione del corpo in funzione del tempo, a descrivere il moto. Occorre quindi determinare le espressioni delle forze!

16 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Ulteriori osservazioni sulla seconda legge di Newton La seconda legge di Newton richiede che tutte le forze agenti su un corpo siano prese in considerazione. Come si fa ad includere tutte le forze? –Nei sistemi di riferimento inerziali le forze sono dovute ad altri corpi presenti nellambiente attorno al corpo di cui si vuol studiare il moto. –Una forza è completamente definita quando si conosce qual è il corpo che la subisce e qual è il corpo che la genera Questo rende più facile anche lapplicazione della terza legge di Newton –Per ricercare tutte le forze bisognerà cercare i corpi presenti nellambiente circostante e che possono interagire con il corpo sotto osservazione. –Alcune forze agiscono a distanza, altre per agire richiedono che ci sia contatto tra i corpi interagenti. –Massima attenzione sui corpi a contatto con quello sotto osservazione.

17 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Le leggi delle forze: la forza peso –Galilei ha osservato che tutti i corpi nelle vicinanza della superficie terrestre cadono verso il basso con la stessa accelerazione g=9,81 m/s -2 –Conosciamo quindi laccelerazione subita da un corpo quando agisce la sola forza peso. –Applicando la seconda legge di Newton possiamo ricavare la forza subita dal corpo: –il vettore g ha modulo 9,81 m/s -2, direzione verticale e punta verso il basso. –Qual è il corpo che esercita la forza peso? La forza peso è dovuta alla presenza della Terra, è esercitata dalla Terra ed è una delle forze che agisce a distanza, non è necessario il contatto del corpo con la Terra. –Nel caso di un punto materiale la forza peso si indica con una freccia che parte dal punto ed è diretta verso il basso –Per corpi complessi il peso si applica al baricentro (centro di massa)

18 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 La legge della gravitazione universale Due masse, m 1 ed m 2 a distanza d, si attraggono con una forza data da: La forza di gravitazione universale agisce a distanza. Se m 1 = m 2 =1 kg e d=1m, la forza di attrazione è di 6.67x N (del tutto trascurabile rispetto alla forza peso 9.81 N) Quando consideriamo corpi sulla superficie terrestre, trascureremo sempre la mutua attrazione tra di essi, perché molto più piccole delle rispettive forze peso Questa forza è importante per lo studio del moto dei pianeti Il peso dei corpi può essere derivato da questa forza:

19 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 La forza elettrostatica o di Coulomb Ha una espressione simile a quella di gravitazione universale, ma coinvolge le cariche. Anche la forza elettrostatica agisce a distanza ed è abbastanza intensa Le differenze con quella di gravitazione universale –Esistono due tipi di cariche: positive e negative –Cariche dello stesso segno si respingono, cariche di segno opposto si attraggono In Fisica I non faremo molto uso della forza elettrostatica, ma le interazioni elettromagnetiche sono lorigine delle altre forze che ora introdurremo: la forza elastica, le reazioni vincolari, la tensione nelle corde, le resistenze passive etc.

20 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 La forza elastica I corpi solidi tendono a conservare la loro forma (pensate alla struttura cristallina) Se sono sottoposti ad una sollecitazione subiscono una deformazione. Per conservare la loro forma, applicano, a chi ha prodotto la deformazione, una forza che, per piccole deformazioni, è proporzionale alla deformazione stessa (comportamento elastico). Una volta rimossa la sollecitazione ritornano allo stato normale. Il caso della molla: –k = costante elastica della molla –La forza elastica agisce per contatto. –La forza elastica è una forza di richiamo: se lestremo libero della molla viene spostato da x=0, la forza elastica tende a riportarlo in quella posizione.


Scaricare ppt "G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Cambiamento del Sistema di Riferimento Il moto dipende dal sistema di riferimento dal quale viene osservato: –Un."

Presentazioni simili


Annunci Google