Capitolo 4 Le forze

Famiglie di forze Forze di contatto Forze a distanza Qual è un esempio di forza di contatto? E di forza a distanza? Forze di contatto Forze a distanza

Una forza può cambiare la velocità di un corpo. L’effetto delle forze Una forza può cambiare la velocità di un corpo. Se un corpo, inizialmente fermo, comincia a muoversi, allora è applicata una forza totale diversa da zero che fa aumentare la sua velocità. Se un corpo, inizialmente fermo, continua a rimanere fermo, allora la forza totale che è applicata su di esso è uguale a zero. Perché l’applicazione delle forze non provoca lo spostamento del centro della corda?

Descrivere una forza Cosa possiamo dire della forza che fa saltare il tappo di una bottiglia di spumante? Per descrivere una forza dobbiamo fornire tre informazioni: • la sua direzione, cioè la retta lungo cui la forza agisce; • il verso in cui è orientata (lungo una direzione ci sono due versi possibili); • la sua intensità o modulo, misurato con uno strumento chiamato dinamometro.

Il newton Nel Sistema Internazionale l’unità di misura della forza è il newton (N). Un newton è l’intensità della forza-peso con cui la Terra attrae un corpo di massa uguale a 102 g. 102 g Come funziona un dinamometro?

La somma delle forze (1) Come si sommano due forze parallele e concordi, come quelle esercitate dai cani? Come si sommano due forze parallele e discordi, come quelle esercitate dalle due renne? In entrambi i casi, per trovare la forza risultante abbiamo «sommato» le frecce, mettendo la coda della seconda sulla punta della prima: questo meccanismo adottato per sommare due forze si chiama metodo punta-coda.

Le forze sono vettori applicati A differenza dei vettori spostamento e velocità, per le forze è rilevante il punto di applicazione (“coda” del vettore) da cui dipende l'effetto della forza stessa:

La somma delle forze (2) ? Sperimentalmente, si osserva che il metodo punta-coda è valido anche quando si devono sommare due forze che non hanno la stessa direzione.

Il metodo punta-coda Gli esperimenti mostrano che le forze si sommano con il metodo punta-coda. A che cosa bisogna prestare attenzione quando si trascina la seconda forza in corrispondenza della punta della prima?

I vettori Le grandezze che hanno una direzione, un verso, un valore numerico (modulo) e si sommano con il metodo punta-coda si chiamano vettori. Oltre allo spostamento e alla forza sono grandezze vettoriali la velocità e l’accelerazione. Che caratteristiche hanno invece le grandezze scalari? Quali sono le grandezze scalari che abbiamo incontrato finora?

Somma di due vettori Oltre che col metodo punta-coda, i vettori si sommano col metodo del parallelogramma.

Scomposizione di un vettore Che vettore otteniamo sommando le due componenti? Qual è l’operazione inversa della scomposizione?

Moltiplicazione di un vettore per un numero Questa operazione moltiplica la lunghezza del vettore (lo può allungare o accorciare) ed eventualmente ne cambia il verso.

Differenza di due vettori

Ma quanto peso veramente? Sulla Terra, ogni corpo subisce una forza-peso, che è la forza di gravità con cui è attratto dalla Terra. A che cosa è dovuta la forza-peso sulla Luna? • Dato che il peso è una forza, a quale strumento è assimilabile la bilancia pesa persone? La forza-peso che agisce su un oggetto cambia da luogo a luogo.

La costanza della massa La massa, che esprime la quantità di materia, si misura con la bilancia a bracci uguali. La massa è una proprietà caratteristica di un corpo. In qualunque luogo la si misuri, la massa di un corpo è sempre la stessa.

Massa e forza-peso Il modulo FP della forza-peso che agisce su un corpo è direttamente proporzionale alla sua massa m: FP = mg.

Quanti newton pesi? Perché alla domanda su quanto è intensa una forza si risponde con il valore di una massa? La scala di una bilancia pesapersone (foto a sinistra) è tarata in modo da dare, come valore numerico, il risultato della divisione tra la forza-peso (misurata dal dinamometro interno) e 9,8.

La forza elastica E' quella forza che tende a fare ritornare una molla deformata nella posizione iniziale. E' direttamente proporzionale allo spostamento s della molla. La forza elastica ha la stessa direzione, ma verso opposto rispetto alla nostra forza.

La legge di Hooke (1) La legge di Hooke è una legge sperimentale.

La legge di Hooke (2) La forza elastica della molla è direttamente proporzionale allo spostamento s dalla posizione di equilibrio (ed ha verso opposto). k è il rapporto tra la forza e lo spostamento: più è grande, più la molla è rigida. La legge è valida per deformazioni piccole rispetto alla lunghezza della molla. Più k è grande, più la molla è dura. La legge di Hooke descrive il comportamento di una molla quando le deformazioni sono piccole rispetto alla sua lunghezza.

7. L'equilibrio di un punto materiale Definizione: un corpo è in equilibrio quando è inizialmente fermo e rimane fermo. Condizione: un punto materiale fermo in un dato riferimento è in equilibrio quando è nulla la risultante delle forze agenti su di esso.

Esempi: il piano di un tavolo, il chiodo di un quadro. Forze vincolari Un vincolo è un oggetto che impedisce ad un corpo di compiere alcuni movimenti. Esempi: il piano di un tavolo, il chiodo di un quadro. I vincoli esercitano delle forze vincolari che vanno contate nella condizione di equilibrio. Le forze vincolari non hanno intensità definita: il vincolo si adatta alla forza che agisce su di esso.

8. L'equilibrio su un piano inclinato Tre forze agiscono sul carrello in figura: la forza-peso del vaso+carrello ; la forza equilibrante dell'uomo ; la forza vincolare perpendicolare al piano .

L'equilibrio su un piano inclinato Consideriamo vaso+carrello come un punto materiale.

L'equilibrio su un piano inclinato La condizione per l'equilibrio delle forze su un piano inclinato è: Quindi tanto più il piano è inclinato (h/l grande), tanto più deve aumentare la forza equilibrante FE.

9. Il corpo rigido Consideriamo corpo rigido un oggetto che non viene deformato, qualsiasi sia la forza ad esso applicata. La palla da bowling può essere schematizzata come un corpo rigido. La scatola da scarpe non può essere schematizzata come un corpo rigido.

Per martedì 9: St. da pag F4 a pag F12 Es. pag F19 n. 24-25-26 pag F20 n 41

Le forze di attrito La forza di attrito è sempre diretta in senso contrario al movimento. La forza di attrito radente si esercita tra due superfici; La forza di attrito volvente compare quando un corpo rotola su una superficie; La forza di attrito viscoso si ha quando un corpo si muove in un fluido. attrito radente attrito volvente attrito viscoso 29

La forza di attrito radente Cosa vuol dire che una superficie è “liscia”? 30

L’attrito radente statico 1. Non dipende dall’area di contatto. 2. E’ parallela alla superficie 3. Il suo verso si oppone al movimento. Cosa si intende per forza al distacco? Qual è la direzione della forza premente? Che relazione c’è tra la forza di attrito statico e la forza premente? 31

L’attrito radente dinamico Direzione parallela al piano. 2. Verso opposto a quello del moto del blocco. 3. Modulo direttamente proporzionale alla forza premente. 32

È più faticoso … … spostare un oggetto fermo o trascinarlo quando è già in movimento? 33