Le forze e il movimento

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Le forze e il movimento
C. Urtato
Che cos’è una forza?
• In fisica una forza è tutto ciò che produce un cambiamento
nello stato di un corpo a cui viene applicata. Si rappresenta
con un vettore, cioè una freccia orientata nello spazio, che
viene descritta da:
• Punto di applicazione
• Direzione
• Intensità
• Verso
Come si misura una forza?
L’unità di misura di una forza è il Newton:
1N è la forza che, applicata ad un corpo di massa 1 Kg, fa
aumentare la sua velocità di 1 m al secondo.
Lo strumento che si usa è il dinamometro, co
stituito da un cilindro metallico nel cui interno
scorre una molla fornita di un gancetto al
quale si applica la forza.
L’allungamento della molla è direttamente
proporzionale all’intensità della forza.
Composizione di forze
• Le forze hanno la stessa direzione e lo stesso verso e sono
applicate ad un corpo nello stesso punto:
• La loro risultante ha uguale verso e direzione e come intensità
la somma delle intensità delle singole forze
Composizione di forze
• Le forze hanno la stessa direzione ma verso opposto e sono
applicate ad un corpo nello stesso punto:
• La loro risultante ha uguale direzione,intensità pari alla
differenza delle singole intensità e verso concorde con quello
della forza maggiore
Composizione di forze
• Le forze hanno lo stesso punto di applicazione, ma direzione e
verso diversi. Per trovare la loro risultante si usa la “regola del
parallelogramma”
I principi della dinamica
• 1°: Un corpo mantiene il suo stato di equilibrio o di moto
rettilineo uniforme finchè non intervengono forze a
modificarlo.
• 2°:Una forza F applicata ad un corpo è uguale al prodotto
della massa per l’accelerazione. F = m a
• 3°:Ogni volta che su un corpo agisce una forza, il corpo
reagisce con una forza uguale e contraria, cioè con la stessa
intensità, ma verso opposto.
Primo principio della dinamica
• Per il principio d’inerzia se ci troviamo in piedi su un autobus, quando
questo parte veniamo proiettati all’indietro; quando l’autobus viaggia con
velocità costante su un tratto rettilineo, il nostro corpo non avvertirà alcun
effetto; quando l’autobus in movimento frena, veniamo proiettati in avanti
L’attrito
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Il principio d’inerzia ci dice che il moto di un corpo continua se non intervengono
forze esterne a modificarlo.
Un corpo in moto subisce una serie di urti da parte delle
molecole di materia che incontra (molecole di aria, di acqua,
della superficie su cui si muove). Tali urti generano le forze di
attrito che si oppongono al moto del corpo.
Si chiama attrito radente quello di un corpo che striscia su una superficie, volvente
quello di un corpo che rotola, viscoso o resistenza del mezzo quello che si esercita
sui corpi che si muovono in un liquido (acqua) o in un gas (aria).
La resistenza dell’aria si oppone al movimento del
l’atleta
Secondo principio della dinamica
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Se si aumenta la spinta ad un carrello del supermercato, questo andrà più veloce e
per far muovere un carrello vuoto e uno carico alla stessa velocità, si deve
aumentare la spinta su quello carico.
Se ad un corpo si applica una forza doppia, l’accelerazione raddoppia, con una
forza tripla l’accelerazione triplica;
Al contrario se la massa del corpo raddoppia o triplica, applicando la stessa forza
l’accelerazione diventerà un mezzo o un terzo
Queste due relazioni si possono esprimere con la formula
F = m a nota come seconda legge di Newton
Dove F= forza applicata (N), m= massa del corpo (Kg), a = accelerazione (m/s^2)
Applicando la stessa forza,
l’accelerazione data ad una massa più
piccola è maggiore di quella impressa ad
una massa più grande
Due persone imprimono alla stessa massa
un’accelerazione doppia
La caduta dei corpi
Conoscendo il secondo principio della dinamica, si può capire meglio il fenomeno della
caduta dei corpi dovuto all’accelerazione di gravità. Sulla Terra l’accelerazione di
gravità è costante e vale 9,8 m/s2
In assenza di attrito, tutti i corpi cadono con la stessa accelerazione,
indipendentemente dal proprio peso,dalle proprie dimensioni, dalla propria forma.
In condizioni normali però i corpi cadono nell’aria, che esercita su di loro forze di
attrito differenti, che dipendono soprattutto dalla loro forma.
Una penne e un foglio di carta vengono frenati diversamente dall’aria;
lo stesso foglio cade con velocità diverse
se lo si fa cadere di taglio, oppure
Tenendolo orizzontale
Terzo principio della dinamica
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Una persona che si tuffa da una barca, per darsi lo slancio, esercita una forza F1 sulla barca
che si sposta indietro. Contemporaneamente la barca reagisce ed esercita una forza F2 su chi
si tuffa, spingendolo in avanti.
Un libro appoggiato su un tavolo esercita una forza P (peso), e il tavolo a sua volta esercita
una forza sul libro uguale e opposta.
Il meccanismo di propulsione dei razzi è dovuto al fatto che i gas, prodotti dalla combustione
del carburante, sono emessi con forza verso il basso e spingono il razzo in direzione opposta,
cioè in avanti.
Le due forze in gioco sono chiamate azione e reazione.
Verifica
1)Abbina ciascuno dei termini elencati alla sua definizione
Punto di applicazione
direzione
intensità
Il valore delle forze rispetto all’unità di misura
Il senso d’azione della forza
La retta lungo la quale la forza agisce
Il punto in cui la forza agisce sul corpo
verso
2)Abbina la formula esatta al principio indicato
Secondo principio della dinamica
a)F = m x a
b)R = F1 + F2
c)S = v x t
3)Poni accanto alla domanda la risposta giusta
Se sei su un’automobile e il conducente frena bruscamente :
a) Resti fermo
b) Vieni proiettato in avanti
c) Vieni proiettato indietro
Completa le frasi scegliendo il termine appropriato tra quelli elencati: volventeaccelerazione-azione-velocità-forza-massa-idrodinamiche- principio-radente-inerziareazione-accelerazione di gravità-attrito-aerodinamiche
Un corpo cui viene applicata una ………… subisce una …………………………. che dipende
dalla sua …………………... Un corpo in caduta libera subisce l’ …………………………….
che è uguale per tutti i corpi.
Il terzo………………………della dinamica afferma che a ogni…………………corrisponde una
……………………… uguale e contraria.
Per il secondo principio della dinamica , la……………. e l’ ………………………..sono direttamente
proporzionali
Un corpo in movimento subisce una forza di ………………….detto………………………se il corpo
striscia e…………………………..se il corpo rotola. Per ridurre l’attrito nei fluidi, i mezzi che si
muovono nell’aria hanno forme…………………………e quelli che si muovono nell’acqua
hanno forme…………………………..
Soluzioni
1.Il valore delle forze rispetto all’unità di misura : intensità
Il senso d’azione della forza : verso
La retta lungo la quale la forza agisce : direzione
Il punto in cui la forza agisce sul corpo : punto di applicazione
2.Secondo principio della dinamica : F = m x a
Se sei su un’automobile e il conducente frena bruscamente vieni proiettato in avanti
3.Un corpo cui viene applicata una forza subisce una accelerazione che dipende dalla sua massa. Un corpo
in caduta libera subisce l’ accelerazione di gravità che è uguale per tutti i corpi.
Il terzo principio della dinamica afferma che a ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.
Per il secondo principio della dinamica , la forza e l’ accelerazione sono direttamente proporzionali
Un corpo in movimento subisce una forza di attrito detto radente se il corpo striscia e volvente se il corpo
rotola. Per ridurre l’attrito nei fluidi, i mezzi che si muovono nell’aria hanno forme aerodinamiche e quelli che
si muovono nell’acqua hanno forme idrodinamiche
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