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 • MOVIMENTO • se il corpo è libero di muoversi. (eventualmente anche di deformarsi) • EFFETTO STATICO • EFFETTO DINAMICO Effetto statico Effetto dinamico Aereo in fase di decollo Modalità d’azione delle forze Si manifesta attraverso il contatto fisico tra i corpi • Azione per contatto Modalità d’azione delle forze • Azione a distanza Si manifesta senza che vi sia un contatto tra i corpi • Forza magnetica Forza elettrica forza gravitazionale 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 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 mg 70Kg 9,8m/s2 686 N 70 Kgp ….e su Marte? P mg 70Kg 3,72m/s2 260,04 N 26,57 Kgp ….e sulla Luna? P mg 70Kg 1,67m/s2 116,9 N 11,93 Kgp ….e su Saturno? P mg 70Kg 9,05 m/s2 633,5 N 64,64 Kgp ….e su Giove? P mg 70Kg 22,88 m/s2 1601,6 N 163,43 Kgp ….e in assenza di gravità? P mg 70Kg 0 m/s2 0 N 0 Kgp 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. 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. 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
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