I PRINCIPI DELLA DINAMICA Prof. Antonello Tinti

Studio delle cause del movimento Cinematica Studio del movimento Dinamica Studio delle cause del movimento

Quali sono i moti da spiegare ? Il moto rettilineo uniforme MRU. Il moto rettilineo uniformemente accelerato MRUA. Il moto circolare. Il moto dei proiettili. Il moto di un pendolo. Il moto di una molla.

Che cosa significa spiegare da un punto di vista scientifico ? Ricondurre un fenomeno o una legge all’interno di una teoria, cioè dimostrare che esso è una conseguenza logica dei principi di una teoria accettata come vera Se le previsioni della teoria coincidono con i risultati degli esperimenti, allora diremo che la teoria spiega gli esperimenti e quindi i fenomeni studiati.

Il metodo sperimentale

La conoscenza nel medioevo La conoscenza era fondata sulla fede e sull’intuizione, sulla ragione e sulla rivelazione Il comportamento e le percezioni dell’uomo erano assunti a criteri di interpretazione della realtà. Aristotele Stagira 384 a.C. – Calcide 322 a.C.

La concezione del movimento nel medioevo. Le leggi del movimento non erano limitate al semplice mutamento della posizione di un oggetto, ma comprendevano qualsiasi cambiamento che dipendesse dal tempo. Acquisto o perdita di peso con l’età. Acquisto o perdita della bellezza con l’età. Si sapeva che il moto poteva essere uniformemente accelerato o non uniformemente accelerato e si conoscevano anche delle relazioni matematiche. Ma non si cercò mai di verificare questi principi applicandoli a fenomeni fisici, quali per esempio la caduta dei gravi.

In cosa consiste l’impostazione al problema del moto fornita da Galileo Galilei ? Egli considerò questi principi non più come astrazioni matematiche, ma come LEGGI che governano il mondo dell’esperienza. Albert Einstein Enrico Fermi e i ragazzi di via Panisperna

Il senso comune I corpi cadono perché sono “pesanti”: la loro velocità è direttamente proporzionale alla loro peso. La velocità di caduta dei corpi dipende dal “mezzo” in cui cadono: la velocità di caduta è inversamente proporzionale alla densità del mezzo; quindi nel vuoto (densità zero) la velocità di caduta è infinita (horror vacui). Il moto ha bisogno di un “motore” che lo produca e lo conservi durante il movimento. La quiete è lo “stato naturale” dei corpi: cioè per spiegare perché un corpo si trova in quiete non è necessario addurre alcuna causa; per tale motivo qualunque moto (naturale o violento) risulta innaturale e provvisorio (fa eccezione il moto circolare celeste) che quindi cessa quando termina la “forza” applicata.

LA FORZA

FORZA

Apollo 11 L’uomo sulla Luna Il razzo SaturnV alla partenza solleva 3402 tonnellate (come un cacciatorpediniere) erogando una spinta di 35140 kN ( un Airbus A320 eroga invece 120 kN ) per circa 1 minuto e mezzo, portando il razzo ad una quota di 67 km e ad una velocità di 9900 km/h, consumando 10 tonnelate di carburante al secondo

La forza è tutto ciò che può modificare lo stato di moto o di quiete di un corpo, oppure produrre una deformazione in un corpo vincolato

La forza è una grandezza fisica vettoriale modulo direzione verso

Il primo principio della dinamica Principio di inerzia

In autobus in piedi al momento della frenata ondeggiamo in avanti e potremo cadere se non fossimo tenuti con la mano agli appositi sostegni. In automobile quando si frena bruscamente è la cintura di sicurezza che ci impedisce di urtare contro il cruscotto e il parabrezza

Gedankenexperiment (esperimento ideale) Se si trascura l’attrito . . . . . . . . . .la pallina continuerà a muoversi all’infinito con decellerazione nulla cioè di moto rettilineo uniforme

L’enunciato . . . Un corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme se la risultante delle forze applicate al corpo è nulla.

Ma che cosa è l’INERZIA L’inerzia è la tendenza dei corpi a mantenere lo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme; questa inerzia aumenta o diminuisce all’aumentare o al diminuire della massa del corpo.

Il secondo principio della dinamica Una forza applicata ad un corpo determina una variazione della sua velocità

Forza e accelerazione sono direttamente proporzionali … e l’accelerazione ha la stessa direzione e lo stesso verso della forza applicata

F a a1 a2 F1 F2

Il rapporto k costante tra forza e accelerazione si chiama MASSA INERZIALE m del corpo La massa inerziale misura la resistenza offerta dal corpo al variare del suo stato naturale (quiete o moto rettilineo uniforme) ed è indipendente dallo stato di aggregazione del corpo.

A parità di forza applicata a un corpo, la massa e l’accelerazione ottenuta sono sempre INVERSAMENTE proporzionali m a m1 m2 a1 a2

Il secondo principio della dinamica La risultante vettoriale F di tutte le forze applicate a un corpo è uguale al prodotto della massa m per la sua accelerazione a.

La massa misurata con la bilancia a bracci uguali Massa inerziale È la misura della resistenza che il corpo oppone alle variazioni di velocità È definita dal rapporto costante tra forza applicata e accelerazione prodotta. Massa gravitazionale La massa misurata con la bilancia a bracci uguali

Il fisica classica la massa inerziale coincide con la massa gravitazionale Nella fisica relativistica la massa non è più una caratteristica intrinseca della materia ma dipende sia dallo stato di aggregazione della materia e sia dal sistema di riferimento

La forza peso Tutti i corpi nel medesimo luogo e in assenza di attrito dell’aria cadono con la stessa accelerazione

Il terzo principio della dinamica Principio di azione e reazione

Due corpi M e m interagiscono fra di loro con due forze FM e Fm aventi la stessa direzione, uguali e opposte, agenti simultaneamente.