i.t.c. e per geometri enrico mattei docente: loi annalisa a.sc. 2008-09 dd
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I.T.C. e per
GeometriEnrico Mattei
Docente: Loi Annalisaa.sc. 2008-’09
dd
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Le forze
Una forza non è una caratteristica dei
corpi ma un’interazione fra i
corpi
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Basta pensare ai più comuni fenomeni naturali
Il mare in tempestaIl vento
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Noi non vediamo le forze…..
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…..ma vediamo i loro effetti
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La forza del vento è i grado di far girare sia le pale di un mulino a vento che quelle di
un generatore eolico
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forza dell’acqua è in grado di far girare sia la ruota di un
mulino ad acqua che la turbina di una centrale maremotrice
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Annapolis Royal Nova Scotia
Canada
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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
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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
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Effetto statico
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Effetto dinamico
Aereo in fase di decollo
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Modalità d’azione delle forze
• Azione per contattoSi
manifesta attraverso il contatto fisico tra i corpi
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Modalità d’azione delle forze
• Forza magnetica
• Azione a distanza
Si manifesta senza che vi sia un contatto tra i corpi
Forza elettrica
forza gravitazionale
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Le forze sono grandezze vettoriali, Le forze sono grandezze vettoriali, pertanto caratterizzate da modulo, pertanto caratterizzate da modulo,
direzione e versodirezione e verso
Altre grandezze fisiche vettoriali sono:
• velocità •accelerazione
Per definire una forza non è sufficiente un numero (modulo) ma occorre anche
specificare altri parametri:
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Grandezze fisiche scalari
Sono caratterizzate cioè solamente dal modulo accompagnato dall’unità
di misura, sono:
• Massa • Temperatura• Volume • Pressione• Lunghezza • Ecc.• Area
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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
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Una forza particolare….….la forza peso
Un’applicazione della 2^ legge della dinamica
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Il peso è la forza di gravità con cui un pianeta attrae un
corpo
Ad esempio come un paracadutista in caduta libera viene attratto dalPianeta Terra
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Quanto pesa un uomo di massa 70 Kg sul Pianeta Terra?
P mg70Kg 9,8m/s2686 N 70 Kgp
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….e su Marte?
P mg70Kg
3,72m/s2260,04 N
26,57 Kgp
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….e sulla Luna? P mg
70Kg 1,67m/s2116,9 N
11,93 Kgp
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….e su Saturno? P mg
70Kg 9,05 m/s2
633,5 N 64,64 Kgp
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….e su Giove?
P mg70Kg 22,88 m/s2
1601,6 N 163,43
Kgp
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….e in assenza di gravità? P mg
70Kg 0 m/s20 N 0 Kgp
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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
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MASSA E PESO SONO DUE GRANDEZZE
FISICHE DIVERSE CON LE RISPETTIVE UNITA’
DI MISURA
MASSA CHILOGRAMMO KgPESO NEWTON N
……...e diversi strumenti di misura
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Bilancia a bracci uguali
dinamometroIl peso del corpo allunga molla tarata in unità di massa o peso, muovendo un indice su scala graduata
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PESO MASSA SONO DUE CONCETTI
COMPLETAMENTE DIVERSI
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IL DINAMOMETROMisurazione di una forza
sfruttando l’effetto statico
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Esiste una legge fisica che collega gli allungamenti di una molla con il valore dei pesi che
producono i rispettivi allungamentiE’ la legge di:
HOOKE
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Rappresentazione grafica della legge di HOOKE F = K l
(proporzionalità diretta tra l’allungamento della molla e il peso
attaccato alla molla)
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Tutte le grandezze vettoriali, comprese le forze possono essere
rappresentate sul piano da segmenti orientati detti
VETTORI
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………..esempi di rappresentazioni di forze
utilizzando i vettori
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VETTORE
1 Direzione2 Verso3 Punto di applicazione4 Modulo
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Composizione delle forze
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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.
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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
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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?
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Si applica la regola del parallelogramma
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Calcolo delle componenti di una forza
Esercizio n. 12 pag. A76Considera 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
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Iniziamo a disegnare gli assi cartesiani e a riportare la scala
numerica
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Tracciamo le coordinate del punto A (4;6)
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Tracciamo il vettore che parte da A e descrive un angolo di 30 con l’asse
y
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Proiettiamo le due forze componenti la forza iniziale sulle due rette parallele agli assi cartesiani e ci ricaviamo il loro valore
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Energia potenziale nel campo di una
sfera carica positivamente