La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

CORSO DI FISICA Prof. Francesco Zampieri LEZIONE 5.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "CORSO DI FISICA Prof. Francesco Zampieri LEZIONE 5."— Transcript della presentazione:

1 CORSO DI FISICA Prof. Francesco Zampieri LEZIONE 5

2 LE LEGGI DELLA DINAMICA

3 Le forze influenzano lo stato di moto dei corpi Diverse posizioni riguardo il fenomeno moto Il moto dei corpi termina più o meno gradatamente quando si elimina lazione (forza) che lo ha causato CONSTATAZIONE: Il moto dei corpi termina più o meno gradatamente quando si elimina lazione (forza) che lo ha causato F v 0 t0t0 t 1 > t 0 F = 0, v = 0

4 ARISTOTELE Il moto deve essere continuamente alimentato (da una azione esterna al corpo) MOTO DI UNA FRECCIA: la freccia, dopo essere stata scoccata (al cessare della causa del moto) viene sospinta dallaria che colma il vuoto Ogni corpo si muove a causa della sua natura (terra, acqua, aria, fuoco): fuoco sale, terra scende

5 attriti Noi sappiamo che il moto si smorza a causa degli attriti Lattrito (dinamico radente, volvente o viscoso) è responsabile di alterare lo stato di moto MA COSA SUCCEDE SE ANNULLO TUTTI GLI ATTRITI? COME FARE?

6 MINIMIZZAZIONE DEGLI ATTRITI DINAMICI IL VUOTO (es. fuori atmosfera terrestre, o con pompa a vuoto): elimino attrito viscoso DISCHI DI GHIACCIO SECCO (CO 2 solida): forma un cuscino di gas che minimizza attrito fra disco e piano di scivolamento ROTAIA A LEVITAZIONE MAGNETICA

7 DISCO DI GHIACCIO SECCO sopra un piano orizzontale Se cessa la spinta iniziale, continua a muoversi per lungo tempo!! IL MOTO NON DEVE ESSERE ALIMENTATO!!! (necessariamente)

8 Ricordo: se F = 0 allora non è detto che il corpo sia in quiete! COSA SOSPINGE IL CORPO? Sembra che il corpo abbia una sua specifica proprietà (vis insita) che tende a mantenere lo stato di moto ( v = 0) INERZIA INERZIA

9 INERZIA Ogni corpo possiede una capacità di opporsi a tutti i tentativi di variare il suo stato di moto CONSTATAZIONE: E più difficile far variare lo stato di moto di un corpo molto massiccio, rispetto ad uno di piccola massa (A PARITA DI F) Linerzia è collegata alla MASSA m: la massa può misurare linerzia del corpo [ACCEZIONE INERZIALE]

10 NEWTON Collega il concetto di inerzia (che già aveva proposto Galileo) al concetto di conservazione dello stato di moto formula le 3 leggi della dinamica LO STATO DI MOTO SI CONSERVA (grazie allinerzia) se non ho disturbi esterni VARIA a causa dellazione di una forza non bilanciata

11 LA PRIMA LEGGE della dinamica Tutti i corpi tendono a permanere nello stato di quiete o di moto rettilineo uniforme fintantochè non sia presente una forza F non bilanciata che andrà ad alterare lo stato di moto E detta anche legge di inerzia, perché è collegata al concetto di inerzia = tendenza a conservare lo stato di moto

12 Conseguenze: 1)Il moto non deve essere alimentato 2)Possibilità teorica del moto perpetuo se si eliminassero totalmente gli attriti Es. un astronave nello spazio intergalattico si muove con velocità uniforme allinfinito

13 MA E SEMPRE VERO? I corpi permangono sempre in quiete o moto rett.unif. se F =0?

14 ESEMPIO 1 Un viaggio in ascensore (isolato!) Lascensore è fermo rispetto a Oxy: vedo la molla (in quiete rispetto a Oxy) tesa verso il basso ad opera della massa m appesa m è in quiete e F = 0 x y O y x' m O

15 ASCENSORE IN MOTO (accelerato verso lalto!) Lascensore è in moto rispetto a Oxy: vedo la molla che si tende maggiormente verso il basso e così la massa m appesa m non è in quiete rispetto a Oxy sebbene F=0 a y O x y x' O

16 Nel sistema Oxy (sistema solidale) si provoca il moto senza cause reali: non posso accorgermi della presenza di F acc (presente rispetto al sistema Oxy). Vedo che nonostante F = 0 non ho equilibrio NON VALE la legge di inerzia! La legge di inerzia è valida invece in Oxy, perché se fossi fuori dellascensore mi accorgerei che cè F acc e la identifico come responsabile della violazione dellequilibrio INERZIALE Oxy: rif INERZIALE NON INERZIALE Oxy: rif. NON INERZIALE

17 In un sistema di rif. inerziale 1)Vale la legge di inerzia sia al positivo che al negativo (se F = 0 allora ho conservazione di stato di moto, ma se F 0 lo stato di moto varia 2) Collego sempre le cause del moto allazione di forze reali (so che forza fa muovere un corpo)

18 IN UN SISTEMA NON INERZIALE 1)Non vale la legge di inerzia: vedo che F = 0, ma non vedo conservarsi lo stato di moto 2)Non posso identificare la forza responsabile della violazione dellequilibrio: le forze non identificabili le chiamo FORZE APPARENTI FORZE APPARENTI FORZE APPARENTI: quelle che io sono costretto ad introdurre per spiegare la variazione di stato di moto: F = 0 =F app,quindi F 0 (così salvo la legge di inerzia)

19 ESEMPIO 2 Disco immobile ( = 0) Pallina m ferma in un punto (no centro) F = 0, quindi la pallina è in quiete rispetto a Oxy e a Oxy t0t0 x y O O x' y

20 Piattaforma rotante con velocità 0 La pallina si sposta verso lesterno. y x' O x O y

21 NEL SISTEMA Oxy so che a causa di vi è la comparsa della velocità tangenziale v T Quindi v varia da 0 a v T m subisce una accelerazione Leffetto è quello di spingere la pallina verso lesterno

22 Nel sistema Oxy solidale alla piattaforma io vedo la pallina muoversi verso lesterno, ma non collego il suo moto ad una causa reale: leffetto è apparente Sembra che la pallina sia spinta verso lesterno da una forza che chiamo CENTRIFUGA F centrifuga è una FORZA APPARENTE

23 FORZA CENTRIFUGA Evidente leffetto per un veicolo in curva Se il veicolo era prima in moto con velocità v rettilinea, al momento della curva a causa della sua inerzia, la massa tende a proseguire dritta Il baricentro del veicolo si sposta in curva e leffetto risultante è quello di spingere m verso lesterno! v m SIST. Oxy

24 Il sistema non solidale Oxy è un rif. inerziale, visto che la causa del moto della massa è spiegabile Il sistema solidale Oxy (dentro lauto) non è un rif. inerziale, perché non riesco a identificare la forza responsabile della violazione dellequilibrio

25 Ma allora, quali sono i sistemi inerziali? Quelli che non traslano con moto accelerato e che non ruotano! NON ESISTONO nella realtà! La Terra non è un rif. inerziale perché ruota e trasla!

26 PROVA DELLA ROTAZIONE TERRESTRE (sist. non inerziale perché rotante!) DEVIAZIONE! Direz. v tang. terrestre Se lasciamo cadere un peso all'interno di una torre sufficientemente alta, non cade esattamente sulla verticale, ma, a causa del moto di rotazione terrestre, cade di poco verso occidente.

27 Guglielmini (1791): Evidenza sperimentale dellaccelerazione di trascinamento (apparente) o di Coriolis Tutti i gravi sono deviati nel moto di caduta libera, verso sud-est nellemisfero boreale Lacc. di Coriolis è dovuta alla rotazione terrestre!

28 EQUIVALENZA DEI SISTEMI INERZIALI v = 0, pallina in quiete v = cost 0, no accel pallina ancora in quiete: S 2 è inerziale! S1S1 S2S2 v

29 dalla SOLA osservazione del moto della pallina NON percepisco il moto della nave! Non osservo variazione dello stato di moto della pallina, non cè alcuna forza apparente! CONSEGUENZA: Supponiamo di essere in S 2 (moto uniforme) ma senza potermene accorgere (es. stiva di una nave ben chiusa)

30 PRINCIPIO DI EQUIVALENZA DI GALILEO Se si pongono degli uomini dentro la cabina di una nave assieme a degli insetti e a dei pesci in una vasca d'acqua, oltre a un catino che raccolga dell'acqua gocciolante, essi non si accorgono del movimento della nave, se costante e privo di scossoni (moto uniforme): esso non influenzerà in nessun modo l'ambiente della cabina: i pesci continueranno a nuotare, gli insetti a volare, l'acqua gocciolerà sempre verticalmente. Stessa cosa accadrebbe se la nave fosse in quiete IL MOTO RETT. UNIF. E INDISTINGUIBILE DALLA QUIETE

31 CONSEGUENZA PRINCIPIO DI EQUIVALENZA DI GALILEO Tutte le leggi fisiche assumono la stessa formulazione in tutti i sistemi inerziali = indistinguibilità dei sistemi inerziali

32 LA SECONDA LEGGE della dinamica Cosa accade se sul corpo agisce una F ris non bilanciata? Ho unalterazione dello stato di moto, ossia v = a !

33 t0t0 t1t1 v 0 = cost Qui F = 0 F ris v 1 > v 0 La forza F ris ha causato alla massa una accelerazione a = v / t Laccelerazione ha la stessa direzione e lo stesso verso della forza F ris ed è prop. alla forza stessa Laccelerazione è tanto minore quanto maggiore è m (prop.inversa)

34 Matematicamente, la 2^ legge è espressa da: F = ma Vale per qualsiasi tipologia di forza Se su un corpo agisce una forza, esso subisce una accelerazione a che ha la stessa direzione e lo stesso verso della forza ed è inversamente proporzionale alla massa

35 CONSEGUENZE: 1)Tutte le forze producono accelerazione sulle masse e ogni accelerazione è sempre collegata allazione di una forza 2)Più azioni simultanee producono ununica accelerazione risultante a su una massa m: F = ma Possibilità (teorica) di prevedere, conoscendo le espressioni delle forze e le condizioni iniziali, levoluzione di un sistema [teoria del Meccanicismo]

36 LA TERZA LEGGE della dinamica Le forze vanno sempre a coppie Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria

37 Se spingo contro un muro con una forza F io-muro anche il muro esercita una reazione uguale e contraria F muro-io Il terzo principio rende possibile la locomozione La Terra attira la mela, ma la mela attira la terra con una forza UGUALE IN MODULO ma di verso contrario F Terra - mela F mela - Terra

38 OBIEZIONI: Perché allora il muro non si sposta? Perché la Terra non sale verso la mela? LEGGENDA METROPOLITANA: se tutti gli abitanti della Terra si concentrassero in ununica regione e spiccassero un salto, la Terra si sposterebbe dallorbita!

39 LA SPIEGAZIONE E la seconda legge della dinamica! Se spicco un salto (esercitando una forza sulla Terra) perché non sposo la Terra? F io – T = m T a T Per la terza legge F io – T = F T – io Suppongo F io – T = 100N m T = 6, Kg m io = 70 Kg m T a T = m io a io a T = F io – T / m T = 100/ 6, = 1, m/s 2 a io = 100/70 = 1,43 m/s 2 F T – io = m io a io

40 Dunque, a T << a io ! La Terra si sposta ma in maniera impercettibile!! Nemmeno se usassi 7 miliardi di persone che esercitino ciascuna 100N di forza a T = 1, = 1, m/s 2 E comunque unaccelerazione insignificante!


Scaricare ppt "CORSO DI FISICA Prof. Francesco Zampieri LEZIONE 5."

Presentazioni simili


Annunci Google