FORZA Qualsiasi causa che altera lo stato di quiete o di MRU di un corpo (se libero) o che lo deforma (se vincolato)

È un vettore! (modulo, direzione, verso)

STRUMENTO DI MISURA: DINAMOMETRO U. di M. S.I.: newton, N 2 U. di M. c.g.s.: dine, dyn 4 6

Le 4 forze fondamentali 1) Forza di gravità (peso) 2) Forza elettrica 3) Forza nucleare forte 4) Forza nucleare debole

Forza di gravità (peso) Agisce fra due masse qualsiasi Solo attrattiva Direzione: retta che congiunge i centri delle masse Modulo: (legge di gravitazione universale) G = costante = 6,67.10-11 Nm2/kg2 d

Forza di gravità (peso) Se in particolare: m1 è la massa M della Terra m2 è una qualsiasi massa vicina al suolo terrestre (quindi d  raggio terrestre R): Costante = 9,8 m/s2 detta “accelerazione di gravità”

Massa e peso Il peso è una forza e quindi è un vettore; la massa è scalare Il peso varia con g (cioè dipende dalla massa del pianeta sul quale si calcola il peso e dalla distanza fra il corpo pesato e il centro del pianeta); la massa è costante in qualunque luogo dell’universo Il peso si misura in newton; la massa si misura in chilogrammi Il peso è una grandezza derivata; la massa è una grandezza fondamentale del S.I.

Forza elettrica d Agisce fra due cariche qualsiasi Attrattiva o repulsiva Direzione: retta che congiunge i centri delle cariche Modulo: (legge di Coulomb) K = costante = 9.109 Nm2/C2 d

Forza nucleare forte Agisce fra le particelle che formano i nuclei atomici (protoni e neutroni), Forza a corto raggio d’azione: agisce solo se le distanze sono inferiori a 10-15m

Forza nucleare debole È responsabile dei decadimenti radioattivi Forza a corto raggio d’azione

Altre forze Forza elastica Forze di attrito

Forza elastica (o forza di richiamo) È la forza con cui un corpo elastico deformato tende a riassumere la propria forma naturale F è direttamente proporzionale all’elongazione x del corpo elastico: (legge di Hooke) k = costante elastica o costante di rigidità della molla U. di m. di k: N/m x F x F

Forze di attrito Attrito radente (strisciamento) Attrito volvente (rotolamento) Attrito viscoso o resistenza del mezzo (attrito in un fluido)

Forza di attrito radente Opposta alla velocità del corpo strisciante Modulo: k = coefficiente di attrito radente (dipende dalla coppia di materiali); è adimensionale F = forza che il corpo esercita in direzione perpendicolare alla direzione di scorrimento Non dipende dall’area A della superficie a contatto kstatico > kdinamico Fatt v F

Forza di attrito volvente Opposta alla velocità del corpo rotolante Modulo:  = coefficiente di attrito volvente (dipende dalla coppia di materiali) R = raggio del corpo che rotola A parità di materiali e di forza premente, risulta minore dell’attrito radente

Forza di attrito viscoso Opposta alla velocità del corpo che si muove nel fluido Modulo (la formula cambia con la forma del corpo e se il moto è lento o veloce); per una sfera in moto lento: (legge di Stokes) Tale forza nasce fra gli strati di fluido aderenti al corpo e gli strati ad essi contigui

Equilibrio di un punto materiale STATICA Un punto è in equilibrio se la somma vettoriale (risultante) della forze applicate al corpo è nulla Condizione di equilibrio di un punto materiale

Corpo su un piano inclinato h l  F// P F

DINAMICA Studia i moti in relazione alle loro cause (forze) 3 principi

1° PRINCIPIO (principio d’inerzia): corpo non soggetto a forze (o soggetto a forze con risultante nulla) la velocità del corpo rimane costante (cioè il corpo rimane fermo oppure si muove di moto rettilineo uniforme) e viceversa: la velocità del corpo rimane costante (cioè il corpo rimane fermo oppure si muove di moto rettilineo uniforme corpo non soggetto a forze (o soggetto a forze con risultante nulla)

Sistemi inerziali (in quiete o MRU) Terra inerziale? Forze apparenti

2° PRINCIPIO (legge fondamentale): Se un corpo è soggetto a una forza, o alla risultante di più forze, allora esso subisce un’accelerazione, nella direzione e verso della forza, direttamente proporzionale all’intensità della forza stessa In simboli: dove m è una costante di proporzionalità, detta massa inerziale.

Conseguenze F, nel S.I., è una grandezza derivata 1N = 1Kg * 1 m/s2 Espressione dimensionale: [MLT-2] Sistema c.g.s.: dine o dyn 1 dyn = 1g * 1 cm/s2 1N = 105 dyn

3° PRINCIPIO (azione e reazione): Se un corpo 1 agisce su un corpo 2 con una forza F12, il corpo 2 reagisce sul corpo 1 con una forza opposta F21 Chiamando azione la forza agente su un corpo e reazione la forza agente sull’altro, il 3° principio è formulabile in questi termini: a ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.

Test Se un corpo si muove con un’accelerazione costante: Il suo moto si dice uniforme La sua velocità si mantiene costante Si mantiene costante la quantità di moto Si mantiene costante l’energia cinetica Su di esso agisce una forza costante F = ma Se a è costante, allora anche F è costante

Test Un pilota di aviogetto di massa m descrive una circonferenza di raggio r con velocità v. Il seggiolino dovrà sopportare una forza centrifuga pari a: mvr2 mv2 / r ½ mv2 / r vr2 / m v2r / m Forza centrifuga uguale e opposta alla forza centripeta = m.ac ac = v2 / r

Test Si lasciano cadere a terra dalla medesima altezza un foglio e una pallina, entrambi di carta e di massa 15 grammi: Essi arrivano a terra contemporaneamente Arriva prima la pallina, perché ha peso maggiore Arriva prima la pallina, perché c’è l’aria Arriva prima la pallina, perché la forza peso dipende dalla superficie del corpo Arriva prima la pallina, perché c’è l’accelerazione di gravità

Test Indicare quale fra le seguenti è la formula dimensionale della costante di gravitazione G che appare nella formula M-1 L3 T-2 M L2 T3 M L T-2 M2 L-2 M-2 L2

Test Una pallina è soggetta a moto circolare uniforme, su un piano orizzontale, senza attriti, trattenuta da un filo come in figura. Quando passa per P viene liberata. Si può dire che: Colpirà A Colpirà B Colpirà né A né B Inizia un moto accelerato Inizia un moto ritardato P A B

Test Un’automobile avente una massa m = 1000kg si muove su un rettilineo con velocità v = 20m/s. Determinare la forza costante capace di frenare l’automobile arrestandola in uno spazio s = 200 m 400.000 N 20.000 N 1000 N 20.000 J 10.000 N

Test Un oggetto viene portato dall’equatore al Polo Nord. Che cosa accade al corpo? Aumentano sia la massa sia il peso Diminuisce la massa ed il peso rimane costante Aumenta il peso e la massa rimane costante Diminuiscono sia la massa sia il peso Aumenta la massa ed il peso diminuisce

Test Un pendolo semplice sta oscillando. Quando arriva nel punto più basso si rompe il filo e la massa: Cade descrivendo un arco di circonferenza Cade lungo la verticale Cade descrivendo un arco di parabola Procede in direzione orizzontale Si arresta nel punto in cui si è rotto il filo

Test L’accelerazione di gravità sulla superficie di un pianeta che ha una massa pari alla metà di quella della Terra e un uguale raggio è: Doppia Metà Uguale Tripla Quadrupla

Test Una particella PRIVA DI CARICA, in moto rettilineo uniforme, entra in un campo elettrico, diretto perpendicolarmente alla direzione della velocità della particella, e descrive una traiettoria: parabolica circolare iperbolica ellissoidale rettilinea