1. Le forze cambiano la velocità Vi sono vari tipi di forze: forze di contatto: agiscono come il vento su una vela o.

Transcript 1. Le forze cambiano la velocità Vi sono vari tipi di forze: forze di contatto: agiscono come il vento su una vela o.

Le forze cambiano la velocità

Vi sono vari tipi di forze:  forze di contatto : agiscono come il vento su una vela o lo sforzo dei nostri muscoli;  forze a distanza : agiscono senza contatto, come la forza di gravità o la forza magnetica.

L'effetto delle forze

Una forza può cambiare la velocità di un corpo, facendola aumentare o diminuire.

Quando agiscono forze su un corpo inizialmente fermo: • • se il corpo resta fermo , la forza totale su di esso è zero ; se si muove , la forza totale è diversa da zero velocità.

La misura delle forze

Una forza è un definita da:  direzione : la retta lungo cui agisce;  verso : uno dei due possibili;  intensità : misurata con uno strumento detto dinamometro.

Il dinamometro

E' uno strumento costituito da un cilindro che racchiude una molla, il cui allungamento aumenta al crescere della forza applicata.

Due forze hanno la stessa intensità se provocano allungamenti uguali.

Il Newton

 L'unità di misura della forza è il newton (N) :  1 N = intensità della forza-peso con cui la Terra attrae una massa di 102 g  Con le masse da 102 g si può tarare il dinamometro.

Le forze sono vettori

 Le forze sono definite da direzione, intensità e verso. Si verifica che sono vettori, perché i loro effetti si sommano vettorialmente.

Le forze sono vettori

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: Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Immagini della fisica di Amaldi

La forza-peso

 E' la forza di gravità con cui ogni corpo sul nostro pianeta viene attratto dalla Terra.

 Si misura con la bilancia a molla.

 Il modulo

F P

della forza-peso che agisce su un oggetto è direttamente proporzionale alla sua massa

Le forze di attrito

Sono forze di contatto che hanno sempre verso opposto al moto.

 Attrito radente : si esercita tra due superfici.

 Attrito volvente : si ha quando un corpo rotola su una superficie.

 Attrito viscoso : si ha quando un corpo si muove in un fluido (ad es. l'aria).

La forza di attrito radente

E' dovuta agli urti tra le microscopiche irregolarità delle superfici a contatto.

 Attrito radente statico : ostacolo a mettere in moto un oggetto fermo.

 Attrito radente dinamico : resistenza al movimento di un oggetto già in moto.

Attrito radente statico

La forza necessaria a mettere in movimento un corpo, vincendo l'attrito radente statico, è direttamente proporzionale al peso del corpo su un piano orizzontale .

Attrito radente statico

La forza premente

 è il modulo della forza con cui il corpo preme sulla superficie.

Attrito radente statico

La costante di attrito statico  s (adimensionale).

è un numero puro La forza di attrito statico:  non dipende dall'area di contatto tra le superfici;  è parallela alla superficie di contatto;  il suo verso si oppone al movimento.

Attrito radente dinamico

Si ha quando un blocco scivola lungo un piano.

La forza di attrito dinamico ha:  modulo direttamente proporzionale premente; alla forza  direzione parallela al piano;  verso opposto a quello del moto.

Attrito radente dinamico

Il coefficiente di attrito dinamico  d minore di quello di attrito statico  s .

La forza elastica

E' quella che tende a fare ritornare una molla deformata nella posizione iniziale. E' direttamente proporzionale allo spostamento

della molla.

La legge di Hooke

 La forza elastica della molla è direttamente proporzionale allo spostamento

dalla posizione di equilibrio (ed ha verso opposto).



è il rapporto tra la forza e lo spostamento: più è grande, più la molla è rigida.

 La legge è valida per deformazioni rispetto alla lunghezza della molla.

L'equilibrio di un punto materiale

 Definizione: un corpo è in equilibrio inizialmente fermo e rimane fermo.

quando è  Condizione: un punto materiale fermo in un dato riferimento è in equilibrio quando è nulla la risultante delle forze agenti su di esso.

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.

L'equilibrio su un piano inclinato

  Tre forze agiscono sul carrello in figura: la forza peso del vaso+carrello F P ; la forza equilibrante dell'uomo F E ;  la forza vincolare perpendicolare al piano F V .

L'equilibrio su un piano inclinato

 Consideriamo vaso+carrello come un punto materiale.

L'equilibrio su un piano inclinato

La condizione per l'equilibrio inclinato è: delle forze su un piano Quindi tanto più il piano è inclinato (

h/l

grande), tanto più deve aumentare la forza equilibrante

F E

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.

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10.

Il momento delle forze

 Un corpo rigido, a differenza del punto materiale, può ruotare oltre che muoversi.

 Braccio di una forza distanza di

F rispetto ad un punto dalla retta di F .

Definizione del momento di una forza

Il momento di una forza un vettore che ha F modulo : rispetto ad un punto

è 

ha e direzione

; perpendicolare al piano contenente  ha verso dato dalla regola  della mano destra.

Il momento di una forza e il prodotto vettoriale

momento

rotazione di una forza della forza.

F definisce l'effetto di  = 90 °: l'effetto di rotazione è massimo  = 0 °: l'effetto è nullo.

11.

Il momento di una coppia di forze

 Una coppia di forze è l'insieme di due forze uguali e opposte applicate in due punti di un corpo rigido.

 L'effetto di rotazione della coppia è descritto dal e non dipende dal punto momento

scelto.

Il momento di una coppia di forze

 Per il calcolo del momento si sceglie come punto O quello di applicazione della forza F 1 .

Il momento di una coppia di forze

Il momento di una coppia ha:  intensità

data da:  direzione perpendicolare al piano della coppia;  verso dato dalla regola della mano destra.

12.

L'equilibrio di un corpo rigido

Per l'equilibrio devono annullarsi:  la somma vettoriale delle forze corpo non si sposta); applicate (il  il momento totale di tali forze (non ruota).

13. L'effetto di più forze su un corpo rigido

 Spostando una forza agente su un corpo rigido lungo la sua retta d'azione, il suo effetto non cambia.

 Questo accade perché il momento della forza rispetto ad un punto qualsiasi resta lo stesso.

L'effetto di più forze su un corpo rigido

1) Forze che agiscono sulla stessa retta.

L'effetto di più forze su un corpo rigido

2) Forze concorrenti.

L'effetto di più forze su un corpo rigido

3) Forze parallele. Possono essere: La risultante è applicata nel punto P tale che:  

forze concordi

F = F 1

forze discordi

F = F 1

forza maggiore.

+ F 2

; P compreso tra le due forze.

– F 2

14.

Le leve

Sono formate da un'asta rigida che può ruotare intorno ad un punto fisso: fulcro

F M

= forza motrice;

F R

= forza resistente;

b M

b R

= bracci delle due forze rispetto al fulcro.

Le leve – i tipi di leve

15.

Il baricentro

 Il baricentro o centro di gravità un corpo rigido è il punto di applicazione della forza-peso, di risultante delle piccole forze parallele applicate ad ogni volumetto del corpo

  Se un corpo ha un centro di simmetria, il baricentro è in quel punto. Per corpi irregolari il baricentro può trovarsi anche all'esterno del corpo.

L'equilibrio di un corpo appeso

Un corpo appeso in un punto se il baricentro

si trova

è in equilibrio sulla verticale passante per

L'equilibrio di un corpo appoggiato

Un corpo appoggiato su un piano se la retta verticale è in equilibrio passante per il baricentro

interseca la base di appoggio.