Quaderno di fisica della classe 2°B di Pancalieri a.s. 2004/05

Indice Le Grandezze Le Forze La composizione delle Forze Le leve Il moto Elisa e Cristina

La grandezza è una qualità di un corpo che possiamo misurare cioè definire con un numero e una unità di misura. Sono esempi di grandezze: Altezza di una persona Capacità di una bottiglia Peso di una persona Superficie di un piano Lunghezza di una strada Calore posseduto da un corpo Temperatura di un ambiente Velocità di un auto Tempo trascorso Massa Elisa e Cristina

Le grandezze si dividono in: Vettoriali: Per definirle è necessario utilizzare un vettore Sono vettoriali: Peso di una persona Lunghezza di una strada Velocità di un auto Scalari: Per definirle è sufficiente un numero accompagnato dall’unità di misura. Sono scalari: La capacità di una bottiglia, La superficie di un piano Il calore posseduto da un corpo Temperatura di un ambiente Tempo trascorso Massa Elisa e Cristina

Un vettore è una freccia orientata che ha: Punto di applicazione (punto su cui viene applicato il vettore) Direzione (è la retta su cui il vettore è appoggiato) Verso (freccia che indica il verso di percorrenza) Intensità o modulo (il valore del vettore) Verso Intensità o modulo Punto di applicazione Direzione Elisa e Cristina

La forza non è definibile,ma si può affermare che: Su un corpo ha agito una forza se: Il corpo subisce una deformazione Un corpo era fermo e viene messo in movimento. Il corpo subisce una deviazione. Il corpo era in movimento e viene fermato. Elisa e Cristina

Informazioni sulle forze L’unità di misura delle forze è il Kg peso o il Newton (che equivale a 100g peso), che si misura con il dinamometro. Esempi di forze: Forza peso Reazione vincolare Forza elastica Pressione Forza magnetica Forza di attrito Elisa e Cristina

La forza peso e la reazione vincolare È soggetto a questa forza qualunque corpo dotato di massa. È applicato in un corpo nel punto chiamato baricentro . Ha direzione verticale . Il verso é quello del centro della terra . La reazione vincolare: È una forza esercitata da un “vincolo” (una mano,un gancio,un chiodo,un piano di appoggio…) che contrasta la forza peso. Ha direzione verticale e verso opposto alla forza peso. Elisa e Cristina

La forza elastica Alcuni corpi,se sollecitati da una forza,si allungano e poi cessata la sollecitazione tornano alla forma originale. Naturalmente la forza non deve essere tale da rompere l’oggetto . La bontà di un elastico o di una molla viene misurata dalla costante elastica che si calcola facendo il rapporto tra la forza e l’allungamento. Questo rapporto non è omogeneo e le unità di misura vengono mantenute. Se la molla o l’elastico sono di buona qualità i punti del grafico si dispongono su una linea retta. Ciò che abbiamo verificato viene chiamato in fisica LEGGE di HOOKE e si esprime con la formula : K=F(n)/∆l(cm) Elisa e Cristina

La pressione Esperimento: come varia la pressione Parliamo di pressione quando una forza (es. forza peso) viene esercitata su una certa superficie . Pressione : forza(N) Superficie(cm²) È’ un rapporto non omogeneo ( unità di misura della pressione sono N/cm²) La pressione di un corpo cambia a seconda della sua superficie d’appoggio. La pressione è massima quando la superficie d’appoggio è minima. Ecco un esempio: Esperimento: come varia la pressione Materiale:portapenne,righello, dinamometro Procedimento: pesare il portapenne con il dinamometro,misurare le dimensioni del portapenne: A C B Faccia A =12*19=228 cm² Faccia B =19*6 =114 cm² Faccia C =6*12 =72 cm² PA= 5 = 0,0219 N/cm² PB= 5 =0,0438 N/cm² 228 114 PC=5 = 0,0694 N/cm² 72 Elisa e Cristina

La forza di attrito È una forza che si oppone al movimento di un corpo. L’attrito si manifesta ogni volta che un corpo si muove in un mezzo (aria,acqua,marmellata…ecc). L’attrito aumenta all’aumentare della densità del mezzo. Quando due corpi strisciano l’uno sull’altro l’attrito dipende: Dal peso del corpo che viene trascinato Dalla rugosità delle superfici a contatto . Questo tipo di attrito è detto RADENTE (due corpi che strisciano). Si parla di attrito VOLVENTE quando un corpo rotola sull’altro. L’attrito volvente è in genere inferiore a quello radente (è meno faticoso far rotolare un corpo piuttosto che trascinarlo). L’attrito è in genere considerato “passivo = negativo” perché riscalda, disperde energia, fa consumare più combustibile … Se però si eliminasse l’attrito, un corpo messo in movimento non si fermerebbe più. Elisa e Cristina

Composizione di forze Caso 2 Elisa e Cristina

Caso 1: le forze hanno la stessa direzione, lo stesso verso e la stesso punto di applicazione. Possiamo sostituire F1 ed F2 con una sola forza : la RISULTANTE, pari alla somma di F1 ed F2. Risultante= F1+F2 Elisa e Cristina

Caso 2: le forze hanno la stessa direzione, lo stesso punto di applicazione ma verso opposto . Possiamo sostituire F1 ed F2 con una sola forza : la RISULTANTE, pari alla differenza di F1 ed F2 . RISULTANTE =F1-F2 = Elisa e Cristina

Caso 3: le forze agiscono sullo stesso punto ma con direzioni diverse . Elisa e Cristina

Legge di equilibrio della leva Esperimento: Legge di equilibrio della leva Scopo : Vedere quali sono le condizioni che consentono alla leva di mantenere l’equilibrio Materiale : Asta da sospendere con ganci e pesetti Procedimento: La nostra asta rappresenta una leva nella forma più semplice: una sbarra di metallo che può ruotare attorno a un punto chiamato fulcro Applichiamo da questa parte la resistenza R Fulcro Applichiamo da questa parte la potenza P Braccio: Distanza in cm tra il punto in cui viene applicata la forza e il fulcro. Elisa e Cristina

Applichiamo una resistenza da un lato a destra e cerchiamo di equilibrarla con una potenza a sinistra. Riportiamo i dati in una tabella: Conclusioni: Abbiamo verificato che quando la leva è in equilibrio succede questo: PxBp=RxBr Questa è chiamata legge di equilibrio della leva P (G peso) Bp (cm) P*Bp R (G peso) Br (cm) R*Br 200 6 1200 100 12 50 24 1000 6000 30 12000 500 3000 250 Elisa e Cristina

Una leva è: Un’ asta rigida che può ruotare intorno ad un punto fisso chiamato fulcro Potenza Chiamiamo braccio la distanza tra il fulcro e il punto di applicazione della forza (potenza/resistenza) Una leva è: Vantaggiosa se: Il braccio potenza è maggiore del braccio resistenza. La potenza è minore della resistenza Svantaggiosa se: Il braccio potenza è minore del braccio resistenza La potenza è maggiore della resistenza Indifferente se: Il braccio potenza è uguale al braccio resistenza La potenza è uguale alla resistenza Resistenza Elisa e Cristina

Generi delle leve: 1° genere: Potenza-fulcro-resistenza (Inter – fulcrata) Esempi: Altalena, Bilancia a due bracci, Forbici, Piede di porco, Remo appoggiato 2° genere: Potenza- resistenza-fulcro (Inter-resistente) Esempi: Schiaccianoci, Carriola 3° genere: Resistenza-potenza-fulcro (inter –potente) Esempi: pinzette per sopracciglia, scopa, pinze per fuoco ,remo (pagaia) P F R R P F P R P R F Elisa e Cristina

IL MOTO Il moto per essere definito necessita di : Una traiettoria costituita dalle diverse posizioni assunte nel movimento; può essere una retta (moto rettilineo) o una curva( moto curvilineo ). Uno spazio che si ottiene misurando la lunghezza della traiettoria; l’unità di misura è il metro (m) e il chilometro (km) Un tempo impiegato dal corpo a percorrere un certo spazio ; viene misurato in secondi (s), minuti (min) o ore (h). Una velocità che si trova dividendo lo spazio percorso per il tempo trascorso V= S T Elisa e Cristina

Un moto si dice : Uniforme se la sua velocità non cambia nel corso del tempo Vario se la sua velocità subisce, nel corso del tempo, accelerazioni o decelerazioni Il grafico di un moto uniforme è sempre una retta; la retta più ripida corrisponde alla velocità maggiore. Il grafico del moto vario invece è una linea spezzata e i tratti orizzontali corrispondono ai momenti di riposo.

Esperimento: la caduta di un corpo Scopo esperimento: verificare se la caduta di un corpo è un moto rettilineo uniforme. Materiale occorrente: biglie, cronometro, piani d’appoggio Procedimento: misuro il tempo di caduta di una biglia dalla cattedra e poi dall’armadio che ha un’altezza circa doppia. Se il moto fosse rettilineo uniforme il tempo dovrebbe raddoppiare. Dopo varie misure scegliamo come valori 30 decimi di secondo (caduta dalla cattedra, 75 cm) ; 45 decimi di secondo (caduta dall’armadio, 170 cm); 50 decimi di secondo (caduta dalla lampada,250 cm) Conclusioni: si vede chiaramente che raddoppiando o triplicando l’altezza, il tempo non raddoppia e non triplica quindi il moto non è rettilineo uniforme. In questo modo la velocità aumenta per effetto della forza di gravità che imprime un’accelerazione Elisa e Cristina

Accelerazione Definiamo accelerazione la variazione di velocità in un certo tempo A= v (m/s) t (s) L’unità di misura dell’accelerazione è metri al secondo quadrato La caduta di un corpo è un tipico esempio di moto uniformemente accelerato per effetto della forza di gravità. Elisa e Cristina

Esperimento: il moto periodico del pendolo Definizione di pendolo: oggetto legato ad un filo sospeso ad un punto fisso; l’oggetto può oscillare cioè andare avanti e indietro entro un periodo ( tempo impiegato dal pendolo per compiere un’oscillazione). Materiale occorrente: oggetti di materiali diversi, filo, metro, asta rigida, cronometro. Procedimento: leghiamo il filo all’asta rigida, facciamo oscillare e misuriamo il periodo con il cronometro Dopo vari calcoli siamo arrivati alla conclusione che se raddoppia/triplica il numero di oscillazioni, il tempo raddoppia/triplica. Quindi il periodo rimane costante. Elisa e Cristina

Che cosa può modificare il periodo di un pendolo ? Il peso o materiale di cui è fatto L’altezza di partenza La lunghezza del filo Il materiale di cui è fatto il filo Verifichiamo se il periodo dipende dal materiale del pendolo, dall’altezza di partenza, o dalla lunghezza del filo. Conclusioni: a parte piccoli errori sperimentali dovuti all’imprecisione dei nostri strumenti risulta evidente che: Il periodo del pendolo: Rimane costante nel tempo; si affievolisce solo per l’attrito con l’aria Non dipende dal materiale di cui è fatto il pendolo Non dipende dal materiale del filo Non dipende dall’altezza da cui facciamo partire l’oggetto Dipende vistosamente dalla lunghezza del filo Elisa e Cristina

Domanda:possiamo dire che la lunghezza del filo e il periodo sono grandezze direttamente proporzionali? Risposta :se aumento la lunghezza aumenta anche il tempo ma non proporzionalmente: infatti raddoppiando la lunghezza il periodo non raddoppia e triplicando la lunghezza il periodo non triplica non possiamo dire pertanto che si tratta di grandezze direttamente proporzionali. Rappresentiamole in un grafico: Frequenza= n° oscillazioni tempo (sec) Elisa e Cristina