i principio (p. di inerzia o di galileo): “un corpo ... · la quantitÀ di moto di un corpo la...
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I principio (P. di Inerzia o di Galileo): “Un corpo preserva il suo stato di quiete o di moto rettilineo
uniforme finchè una forza esterna non interviene a modificarlo”.
II principio (Legge di Newton): esprime la proporzionalità fra le forze che agiscono su di un
corpo e l’accelerazione che gli viene impressa, tramite l’equazione F=ma.
III principio (P. di azione-reazione): “ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria”.
STATICA vs DINAMICA La STATICA studia tutte le configurazioni di
equilibrio meccanico ovvero le condizioni necessarie affinché un corpo, inizialmente in quiete, resti in equilibrio anche dopo l’intervento di azioni esterne. La DINAMICA è il ramo della meccanica che si
occupa dello studio del moto dei corpi e delle sue cause
o, in termini più concreti, delle circostanze che lo
determinano e lo modificano.
STATICA I principio (P. di Inerzia)
Un punto materiale persevera nel suo stato di quiete o
di moto rettilineo uniforme se la risultante
delle forze su di lui applicate è un vettore nullo
(cioè se le forze si oppongono annullandosi)
Bisogna tenere presente che per l'equilibrio di un corpo
rigido non basta che il risultante delle forze sia nullo ma
che anche il risultante dei momenti delle forze applicate
sia nullo. In effetti due forze uguali ed opposte ma
applicate in due punti del corpo non assiali creano un
momento non nullo.
STATICA I principio (P. di Inerzia)
Dunque accanto alla formula sopra scritta va aggiunta:
Il momento delle forze • Un corpo rigido, a differenza del punto
materiale, può ruotare oltre che muoversi.
• Braccio di una forza rispetto ad un punto O: distanza di O dalla retta di .
F
F
Def del momento di una forza
Il momento di una forza rispetto ad un punto
O è un vettore che ha modulo:
ha direzione perpendicolare al piano
contenente F e O;
ha verso dato dalla regola
della mano destra.
Il momento di una forza e il prodotto vettoriale
Il momento di una forza e il prodotto vettoriale
FIl momento di una forza definisce l'effetto
di rotazione della forza.
= 90°: l'effetto di rotazione è massimo
= 0°: l'effetto è nullo.
Se sono presenti più forze,
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 è descritto dal momento della coppia e non dipende dal punto O scelto.
esprime la proporzionalità fra le forze che agiscono su di un corpo e l’accelerazione che gli viene impressa, tramite l’equazione
DINAMICA II Principio (L. di Newton)
Esprime il legame tra la FORZA (Causa) e l’accelerazione che si manifesta sul corpo (Effetto).
Quando si verifica che il moto di un corpo è accelerato, dobbiamo sempre considerare la presenza di una forza (non equilibrata da altre) che agisce sul corpo.
Viceversa, ad una forza non equilibrata fa sempre riscontro un’accelerazione.
FORZA, MASSA,
ACCELERAZIONE FORZA: si definisce forza tutto ciò che è in grado di alterare lo stato di quiete o di moto di un corpo, oppure di produrre un deformazione in un corpo vincolato. La forza si misura in Newton [N]
MASSA: E’ una grandezza scalare che misura la quantità di materia di un corpo. Si misura in [Kg] e tale valore è costante ed intrinsecamente legato al corpo. Il peso è un tipo di forza, dovuta all’effetto del campo gravitazionale terrestre, quindi varia con l’altitudine, la latitudine, ecc... Mentre la massa è sempre costante. La forza peso si misura spesso in [Kgp], ma sarebbe più corretta la misura in [N]. La relazione fra le unità di misura è data dal II principio della dinamica:
FPESO = m * g 1Kgp = 1 Kg * 9,81 m/s2 = 9,81N
ACCELERAZIONE: E’ definita come una variazione di velocità che avviene in un determinato intervallo di tempo (acc. Media):
a = (VFIN – VINI)/t si misura in [m/s2]
MOTO DI UN CORPO
Le modalità con cui un oggetto si
muove in uno spazio.
Rettilineo Curvilineo
LINEARE
(traslazione)
ANGOLARE
(rotazione)
Tipi di MOTO
RETTILINEA • Quando la direzione
del moto è rettilineo
• Example. 100 m piani
.
TRASLAZIONE
CURVILINEA
• Il movimento segue una curva
TRASLAZIONE
• Rotazione articolare ma anche
ROTAZIONE
• TRASLAZIONE: testa, tronco braccia
• ROTAZIONE: movimento dei segmenti corporei per la pedalata intorno alle rispettive articolazioni
TRASLAZIONE &
ROTAZIONE
• RETTILINEA a livello anca
• CURVILINEA tronco
TRASLAZIONE
LINEARE & CURVILINEA
LA QUANTITÀ DI MOTO
DI UN CORPO La Quantità di moto P di un corpo è una grandezza fisica vettoriale, che ha direzione e verso della velocità e modulo dato dalla:
P = m * V
Cioè il modulo è direttamente proporzionale sia alla massa del corpo che alla sua velocità. L’unità di misura è il Kg*m/s (chilogrammetro al secondo).
LA QUANTITÀ DI MOTO Perchè una palla da tennis scagliata a 100 Km/h contro un muro non causa danni evidenti, mentre un auto che colpisce il medesimo muro a 10 Km/h potrebbe anche sfondarlo?
Caso 1: P1=50g * 100 / 3,6 = 1,39 Kg*m/s
Caso 2: P2=1000Kg * 10 /3,6 = 2777,78 Kg*m/s
Prodotto della forza applicata su un oggetto ed
il tempo di applicazione della forza
Impulso = F x t
IMPULSO DI UNA FORZA
La quantità di forza applicabile dall’atleta dipende
dalla forza massimale
Il tempo di applicazione della forza dipende
dalla tecnica del gesto
IMPULSO DI UNA FORZA
La quantità di forza applicabile dall’atleta dipende
dalla forza massimale
Il tempo di applicazione della forza dipende
dalla tecnica del gesto
F = ma F× t = ma× t
ma a× t = è la variazione di velocità impressa alla
massa m e quindi
F× t=m× v= P è uguale alla quantità di moto che è capace di trasmettere alla massa m
“ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria”.
AZIONE-REAZIONE
III Legge
Le due forze sono uguali in ampiezza
e direzione ma opposte in verso
• C’è un periodo di tempo, diverso da zero, in cui il piede e
la palla sono in contatto
• In questo periodo il calciatore applica una forza così da
creare il movimento della palla AZIONE
• Allo stesso tempo la palla “reagisce” fornendo una forza
al piede REAZIONE
Maggiore è la forza applicata per il lancio e maggiore sarà
la forza di reazione contro il sistema biologico coinvolto
nel gesto tecnico. Per questo l’atleta deve essere
“dimensionato” per sopportare stress articolari.
F = m(v - u)
_____________________________________
t =
0.4(15 - 20)
_______________________________________________
0.05 = 280 N
u = 20 m/s = velocità di arrivo della palla
v = 15 m/s = velocità in uscita della palla
(u e v hanno
verso opposto) m = 0.4 kg = massa della palla
t = 0.05 s = tempo di contatto