Relatore prof. re CATELLO INGENITO Liceo Scientifico “G. Salvemini” Corso di preparazione per i test di ammissione universitari FISICA - LEZIONE 4 STATICA - DINAMICA Relatore prof. re CATELLO INGENITO

Sommario della lezione Principi della DINAMICA Momento di una forza ed equilibrio Lavoro ed Energia

Il primo principio della Dinamica Il PRIMO PRINCIPIO DELLA DINAMICA afferma che un corpo conserva il suo stato di INERZIA se la RISULTANTE DELLA FORZE APPLICATE AD ESSO E’ NULLA Sistema di forze equilibrato quiete INERZIA moto rettilineo uniforme

Il secondo principio della Dinamica Il SECONDO PRINCIPIO DELLA DINAMICA afferma che se la RISULTANTE DELLA FORZE APPLICATE AD UN CORPO NON E’ NULLA .. il corpo presenta una ACCELERAZIONE proporzionale alla FORZA: L’unità di misura della FORZA è: Nel SISTEMA INTERNAZIONALE (MKS): Nel SISTEMA CGS: Nel SISTEMA PRATICO è una GRANDEZZA FONDAMENTALE = kgp (kilogrammo peso ) 1 N = 105 dine 1 kgp = 9,8 N

Esercizio Vediamo se Kitty riesce ad evitare l’ostacolo v0 = 100 km/h / 3,6 =27,8 m/s s = 120 m v0 = 100 km/h Se la forza frenante è di -9 N e la massa totale è di 3 kg a = F/m = -9/3 = -3 m/s2 v= 0

Il terzo principio della Dinamica Il 3° principio, noto anche come “principio di azione e reazione” stabilisce che se un corpo A esercita una forza F su un corpo B ... F1 F A B … il corpo B esercita una forza F1 su A opposta ad F Pertanto le forze si presentano sempre in coppie Un es. è il moto dei pianeti: anche il sole subisce l’attrazione dei pianeti !

M = Fb Momento di una forza Data una forza F ed un punto P Sia r il vettore che unisce P con il punto di applicazione di F b Si definisce MOMENTO DI F RISPETTO A P: Il modulo di M si può anche calcolare moltiplicando il modulo di F per il braccio b Per convenzione il Momento è positivo se la rotazione è antioraria M = Fb

Vediamo una LEVA di PRIMO GENERE in equilibrio Equilibrio di un corpo Un corpo (rigido) è in equilibrio se la RISULTANTE di FORZE e MOMENTI (rispetto ad un punto qualsiasi) SONO NULLE Vediamo una LEVA di PRIMO GENERE in equilibrio

Esempio Simulazione CISIA 2013 Il ragazzo dovrà salire sul braccio OM. Impostiamo la condizione di equilibrio:

Legge di attrazione universale Date 2 MASSE m1 e m2 poste a distanza r Esse si attraggono con una forza reciproca DIRETTAMENTE PROPORZIONALE alle MASSE ed INVERSAMENTE PROPORZIONALE AL QUADRATO DELLA DISTANZA r m1 m2 G = costante di attrazione gravitazionale Un caso particolare: La FORZA PESO

Una forza applicata ad un corpo compie un lavoro se LAVORO MECCANICO Una forza applicata ad un corpo compie un lavoro se è parallela e concorde con lo spostamento LAVORO POSITIVO (MOTORE) è parallela e discorde con lo spostamento LAVORO NEGATIVO (RESISTENTE)

Se Forza e Spostamento sono perpendicolari: LAVORO MECCANICO Caso generale: Se Forza e Spostamento sono perpendicolari:

Nel SISTEMA INTERNAZIONALE (mks) LAVORO MECCANICO UNITA’ DI MISURA Nel SISTEMA INTERNAZIONALE (mks) Joule (J) = N·m Erg = dine·cm Nel SISTEMA CGS 1 J = 107 Erg

Esempio dai test di ammissione Odontoiatria 2003

Esempio dai test di ammissione Odontoiatria 2005

POTENZA La potenza di un sistema fisico è uguale al rapporto tra il lavoro compiuto dal sistema e l’intervallo di tempo necessario per eseguire tale lavoro: UNITA’ DI MISURA

Esempio tratto dai test di ammissione Medicina 2004 La forza da vincere in salita (piano inclinato) è:

L’energia si trasforma continuamente L’energia è la capacità di un sistema fisico di compiere lavoro. L’energia si trasforma continuamente Il lavoro misura quanta energia passa da una forma a un’altra.

Il lavoro è uguale alla variazione di Ec ENERGIA CINETICA Un corpo di massa m in moto con una velocità v possiede un’energia cinetica: Teorema dell’energia cinetica: Il lavoro è uguale alla variazione di Ec

Il lavoro è uguale alla variazione di U ENERGIA POTENZIALE Un corpo può assumere, se sottoposto all’azione di particolari FORZE, dette CONSERVATIVE, un’energia di POSIZIONE detta energia potenziale: FORZA CONSERVATIVA ENERGIA POTENZIALE U FORZA PESO U = mgh FORZA GRAVITAZIONALE FORZA ELETTROSTATICA FORZA ELASTICA Il lavoro è uguale alla variazione di U

ENERGIA CINETICA E POTENZIALE SONO DETTE ENERGIE MECCANICHE FORZE DISSIPATIVE ENERGIA CINETICA E POTENZIALE SONO DETTE ENERGIE MECCANICHE L’attrito è una forza DISSIPATIVA TRASFORMA L’ENERGIA MECCANICA IN CALORE

CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA MECCANICA Se un corpo non è sottoposto a forze d’ATTRITO: .. ma solo a forze conservative .. CONSERVA LA SUA ENERGIA MECCANICA:

La velocità finale è la stessa ! ESEMPIO Calcoliamo la velocità di un corpo in caduta da una altezza assegnata (trascurando l’attrito dell’aria) Se cambia il percorso ? La velocità finale è la stessa ! 100 m 100 m Se è presente l’attrito, l’energia meccanica persa è il lavoro dell’attrito e si trasforma in CALORE

Esempio tratto dai test di ammissione Veterinaria 2011 Le palline hanno la stessa massa e partono dalla stessa altezza. La variazione dell'energia potenziale sarà la stessa e quindi, per il principio di conservazione dell'energia meccanica, anche quella dell'energia cinetica.

IMPULSO E QUANTITA’ DI MOTO Se una forza agisce su un corpo per un tempo t l’IMPULSO DELLA FORZA è: U.M. La QUANTITA’ DI MOTO si definisce: U.M.

TEROEMA DELL’IMPULSO

Esempio tratto dai test di ammissione Architettura 2013 NB - La quantità di moto è un vettore quindi si deve scegliere un verso positivo Nell'esempio poniamo positivo il verso a destra. La risposta considera il modulo del vettore che è sempre positivo.

Esempio tratto dai test di ammissione Veterinaria 2013

PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELLA QUANTITA’ DI MOTO Se l’IMPULSO che subisce un SISTEMA è nullo esso si dice ISOLATO: q1 q2 q3 q4 La QUANTITA’ DI MOTO TOTALE DEL SISTEMA si conserva:

Se l’urto è ELASTICO si conserva anche l’ENERGIA CINETICA URTI Negli URTI si conserva sempre la QUANTITA’ DI MOTO: Se l’urto è ELASTICO si conserva anche l’ENERGIA CINETICA

Le unità di questa lezione GRANDEZZA SI (MKS) CGS PRATICO FORZA N (=kg·m/s2) 1 N = 105 dine 1 N = 9,8 kgp dine (=g·Cm/s2) 1 dine = 10-5 N kgp (fondamentale) MOMENTO DI UNA FORZA N·m dine ·cm kgp ·m LAVORO - ENERGIA J (=N·m) 1J = 107 Erg Erg (= dine ·cm) 1 Erg = 10-7 J POTENZA W (= J/s) Erg / s kgp ·m/s IMPULSO E QUANTITA’ DI MOTO N·s = kg·m/s dine·s = g·cm/s

Grazie per l’attenzione ! Liceo Scientifico “G. Salvemini” Corso di preparazione per i test di ammissione universitari Fine lezione Grazie per l’attenzione !