I.T.C. e per Geometri Enrico Mattei Docente: Loi Annalisa a.sc. 2008-’09 dd

Le forze Una forza non è una caratteristica dei corpi ma un’interazione fra i corpi

Basta pensare ai più comuni fenomeni naturali Il mare in tempesta Il vento

Noi non vediamo le forze…..

…..ma vediamo i loro effetti

La forza del vento è i grado di far girare sia le pale di un mulino a vento che quelle di un generatore eolico

forza dell’acqua è in grado di far girare sia la ruota di un mulino ad acqua che la turbina di una centrale maremotrice

Annapolis Royal Nova Scotia Canada

Ma che cosa si intende con il termine forza?  Si definisce forza la causa che è in grado sia di originare che di far variare lo stato di quiete o di moto dei corpi. Le forze sono grandezze vettoriali, pertanto caratterizzate da modulo, direzione e verso

Una forza è la causa di:   DEFORMAZIONE Se il corpo non è libero di muoversi, cioè possiede dei vincoli EFFETTO STATICO MOVIMENTO se il corpo è libero di muoversi. (eventualmente anche di deformarsi) EFFETTO DINAMICO

Effetto statico

Effetto dinamico Aereo in fase di decollo

Modalità d’azione delle forze Azione per contatto Si manifesta attraverso il contatto fisico tra i corpi

Modalità d’azione delle forze • Azione a distanza Si manifesta senza che vi sia un contatto tra i corpi Forza elettrica Forza magnetica forza gravitazionale

Altre grandezze fisiche vettoriali sono: velocità accelerazione Le forze sono grandezze vettoriali, pertanto caratterizzate da modulo, direzione e verso  Per definire una forza non è sufficiente un numero (modulo) ma occorre anche specificare altri parametri: Altre grandezze fisiche vettoriali sono: velocità accelerazione

Massa • Temperatura Volume • Pressione Lunghezza • Ecc. Area Grandezze fisiche scalari Sono caratterizzate cioè solamente dal modulo accompagnato dall’unità di misura, sono: Massa • Temperatura Volume • Pressione Lunghezza • Ecc. Area

Nel sistema SI l'unità di misura della forza è il Newton (N); la forza di 1N è la forza che applicata ad una massa di 1 Kg, le conferisce l'accelerazione di 1 m/s2

Una forza particolare…. ….la forza peso Un’applicazione della 2^ legge della dinamica

Il peso è la forza di gravità con cui un pianeta attrae un corpo Ad esempio come un paracadutista in caduta libera viene attratto dal Pianeta Terra

Quanto pesa un uomo di massa 70 Kg sul Pianeta Terra? P  mg 70Kg  9,8m/s2 686 N 70 Kgp

….e su Marte? P  mg 70Kg  3,72m/s2 260,04 N  26,57 Kgp

….e sulla Luna? P  mg 70Kg  1,67m/s2 116,9 N  11,93 Kgp

….e su Saturno? P  mg 70Kg  9,05 m/s2 633,5 N  64,64 Kgp

….e su Giove? P  mg 70Kg  22,88 m/s2 1601,6 N  163,43 Kgp

….e in assenza di gravità? P  mg 70Kg  0 m/s2 0 N  0 Kgp

PROPRIETA’ DELLA MASSA La massa è al contrario del peso una proprietà intrinseca e immutabile di un corpo La massa è l’insieme di tutte le particelle che compongono un corpo, ma è anche il risultato del seguente rapporto: m = P/g PROPRIETA’ DELLA MASSA Invarianza Additività

MASSA E PESO SONO DUE GRANDEZZE FISICHE DIVERSE CON LE RISPETTIVE UNITA’ DI MISURA  MASSA  CHILOGRAMMO  Kg PESO  NEWTON  N ……...e diversi strumenti di misura

Bilancia a bracci uguali dinamometro Il peso del corpo allunga molla tarata in unità di massa o peso, muovendo un indice su scala graduata

PESO  MASSA SONO DUE CONCETTI COMPLETAMENTE DIVERSI

IL DINAMOMETRO Misurazione di una forza sfruttando l’effetto statico

Esiste una legge fisica che collega gli allungamenti di una molla con il valore dei pesi che producono i rispettivi allungamenti E’ la legge di: HOOKE

Rappresentazione grafica della legge di HOOKE F = K l (proporzionalità diretta tra l’allungamento della molla e il peso attaccato alla molla)

Tutte le grandezze vettoriali, comprese le forze possono essere rappresentate sul piano da segmenti orientati detti VETTORI

………..esempi di rappresentazioni di forze utilizzando i vettori

VETTORE 1 Direzione 2 Verso 3 Punto di applicazione 4 Modulo

Composizione delle forze

Sistema di forze in equilibrio F1  F2 Se un corpo soggetto ad un sistema di forze uguali per modulo e direzione ma opposte per verso si dice che il sistema di forze si dice che è in equilibrio. Se il corpo inizialmente era fermo, non cambia il suo stato di quiete.

La forza FR è la risultante delle forze F1 e F2 Forze coincidenti discordi Si definiscono forze coincidenti discordi, due o più forze che agiscono lungo una stessa direzione e sono orientate in verso contrario; la risultante è una forza che ha la stessa direzione delle componenti, il verso delle forze maggiori ed intensità pari alla somma algebrica delle componenti La forza FR è la risultante delle forze F1 e F2 FR = F2 - F1

Forze concorrenti ad angolo Si definiscono concorrenti, le forze che hanno lo stesso punto di applicazione e direzioni diverse; la risultante è la diagonale del parallelogramma che ha per lati le forze componenti. ....come si risolve?

Si applica la regola del parallelogramma

Calcolo delle componenti di una forza Esercizio n. 12 pag Calcolo delle componenti di una forza Esercizio n. 12 pag. A76 Considera un sistema di assi cartesiani x, . Una forza di intensità 40 N è applicata nel punto A (4;6) e forma un angolo di 30 con l’asse . Calcola le componenti

Iniziamo a disegnare gli assi cartesiani e a riportare la scala numerica

Tracciamo le coordinate del punto A (4;6)

Tracciamo il vettore che parte da A e descrive un angolo di 30 con l’asse y

Proiettiamo le due forze componenti la forza iniziale sulle due rette parallele agli assi cartesiani e ci ricaviamo il loro valore

Energia potenziale nel campo di una sfera carica positivamente