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MECCANICA Lo studio delle cause del moto: dinamica.

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Presentazione sul tema: "MECCANICA Lo studio delle cause del moto: dinamica."— Transcript della presentazione:

1 MECCANICA Lo studio delle cause del moto: dinamica

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

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

4 4 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 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 I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton) 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.

5 5 I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton) 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: 1)In un sistema inerziale un moto non rettilineo ed uniforme indica la presenza di forze; 2) losservazione di moto non rettilineo ed uniforme in assenza di forze indica che il sistema di riferimento non è inerziale. Il primo principio della dinamica ha due aspetti: 1)In un sistema inerziale un moto non rettilineo ed uniforme indica la presenza di forze; 2) losservazione 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 allasse, 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 dallosservatore nel riferimento non inerziale.

7 Le forze apparenti Loperatore che descrive un fenomeno in un sistema di riferimento non inerziale percepisce forze apparenti. Loperatore che descrive un fenomeno in un sistema di riferimento non inerziale percepisce forze apparenti. mg Fc R mg r

8 8 SECONDO PRINCIPIO DELLA DINAMICA Laccelerazione 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 dellaccelerazione sono uguali alla direzione e al verso della forza risultante che agisce sul corpo. SECONDO PRINCIPIO DELLA DINAMICA Laccelerazione 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 dellaccelerazione sono uguali alla direzione e al verso della forza risultante che agisce sul corpo. I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton) I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton)

9 MASSA La massa è una quantità costante caratteristica del corpo per cui qualunque sia la forza ad esso applicata si ha: tcos a F a F a F

10 10 Lunità di misura della forza nel S.I. è il newton (N), definito come la forza che imprime alla massa di 1 kg laccelerazione di 1 m/s 2. Lunità di misura della forza nel c.g.s. è la dina (dyn), definita come la forza che imprime laccelerazione di 1 cm/s 2 alla massa di 1 g. UNITÀ DI MISURA DELLE FORZE 1N=10 5 dyn

11 11 I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton) 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). 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). AB F F Sole Terra

12 12 I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA (Leggi di Newton) 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 La pressione dei gas (1) m Una particella che si muove allinterno di una camera vuota urtando le pareti determina una pressione. Perché?

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 unazione, in base al 3° Principio, sulla parete ha agito una reazione uguale e contraria che è la causa della pressione

16 16 LEGGE DI NEWTON Ogni particella dellUniverso 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. LEGGE DI NEWTON Ogni particella dellUniverso 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. LEGGE DELLA GRAVITAZIONE UNIVERSALE G: costante di gravitazione universale G = –11 N·m 2 /kg 2 G: costante di gravitazione universale G = –11 N·m 2 /kg 2

17 17 LEGGE DELLA GRAVITAZIONE UNIVERSALE

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

19 19 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/s 2 = 9.8 N. 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/s 2 = 9.8 N. dove M T e R T sono la massa ed il raggio terrestri M T = kg R T = m dove M T e R T sono la massa ed il raggio terrestri M T = kg R T = m FORZA PESO

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

21 21 MISURA DELLE FORZE … e dinamometri

22 LEGGE DI HOOKE La proporzionalità fra la deformazione prodotta nella molla di un dinamometro e lintensità 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= kxè la legge di Hooke k = costante elastica I fenomeni di deformazione che obbediscono alla legge di Hooke si dicono elastici La proporzionalità fra la deformazione prodotta nella molla di un dinamometro e lintensità 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= kxè la legge 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:


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