Le forze, la forza peso, la forza elastica, la forza d'attrito, l'equilibrio dei solidi, il momento della forza, le leve.
Semplice presentazione usata in una scuola professionale.
1. LEZIONE 10 – LE FORZE
Vi sono 2 tipi di forze:
forze di contatto: es. forza d'attrito;
forze a distanza: agiscono senza contatto
(es. forza di gravità e forza elettromagnetica).
3. L'EFFETTO DELLE FORZE
Una forza può:
Cambiare la velocità di un corpo;
Cambiare la direzione di un corpo ;
Deformare un corpo
4. TIPI DI GRANDEZZE FISICHE
Una grandezza fisica (qualsiasi caratteristica di
un fenomeno che può essere misurata) può
essere di due tipi:
• SCALARE, se è completamente caratterizzata
solo dal valore numerico (es. massa, tempo,
energia, ...);
• VETTORIALE, per caratterizzarla servono:
• Valore numerico (intensità o modulo);
• Direzione;
• Verso.
5. LE FORZE SONO VETTORI!
Una forza è quindi definita
da:
direzione: la retta lungo cui
agisce;
verso: uno dei due possibili;
intensità: misurata con uno
strumento detto dinamometro;
Quindi per capire gli
effetti delle forze non ci
basta considerare solo il
valore numerico!
6. Il dinamometro
E' lo strumento per misurare le forze, è
costituito da un cilindro che racchiude una
molla.
7. 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
8. LA SOMMA DELLE FORZE
La somma di due forze dipende dalla loro direzione
reciproca.
Se le forze sono parallele concordi si sommano
9. LA SOMMA DELLE FORZE
La somma di due forze dipende dalla loro direzione
reciproca.
Se le forze sono parallele discordi si
sottraggono (la più grande meno la più
piccola)
10. LA SOMMA DELLE FORZE
Somma di due forze perpendicolari:
Si usa il teorema di Pitagora!
11. LA SOMMA DELLE FORZE
Se le forze non sono né parallele né
perpendicolari si usano dei metodi grafici
- il metodo punta-coda;
- la regola del parallelogramma:
14. LEZIONE 11 – LA FORZA PESO
E' la forza di gravità con cui ogni corpo sul
nostro pianeta viene attratto dalla Terra.
Ha la sua origine nella MASSA.
Tutti i corpi dotati di massa si attraggono fra
di loro, è la stesso tipo di forza che fa
ruotare la Luna attorno alla Terra e i pianeti
attorno al Sole.
15. LEZIONE 11 – LA FORZA PESO
Il valore FP
della forza-peso che agisce su un
oggetto è direttamente proporzionale alla sua
massa m:
FP
= m * g
è il valore dell'accelerazione di
gravità sulla Terra
16. LEZIONE 11 – LA FORZA PESO
MASSA e PESO SONO DUE GRANDEZZE
MOLTO DIVERSE!
LA MASSA NON VARIA SPOSTANDO IL
CORPO AD ES. SULLA LUNA.
IL PESO DIPENDE DALLA GRAVITA' DEL
LUOGO QUINDI UN CORPO AD ES. SULLA
LUNA HA UN PESO MOLTO DIVERSO
( g LUNA
= 1,6 N/kg)
17. LEZIONE 11 – LA FORZA PESO
FORMULE:
DIRETTA: FP
= m * g
INVERSE: m = FP
/ g
g = FP
/ m
20. LEZIONE 12 – LE FORZE D'ATTRITO
Sono forze di contatto che hanno
sempre verso opposto al moto.
Attrito radente: si esercita tra due
superfici ferme o che strisciano.
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).
21. LA FORZA DI ATTRITO RADENTE
E' dovuta agli urti tra le microscopiche irregolarità
delle superfici a contatto.
Attrito radente statico: ostacola il moto un
oggetto fermo.
Attrito radente dinamico: resistenza al
movimento di un oggetto già in moto.
22. 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.
23. ATTRITO RADENTE STATICO
La costante di attrito statico µs
è un numero puro
(adimensionale).
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.
24. ATTRITO RADENTE DINAMICO
Si ha quando un blocco scivola lungo un piano.
La forza di attrito dinamico ha:
modulo direttamente proporzionale alla forza
premente;
direzione parallela al piano;
verso opposto a quello del moto.
25. ATTRITO RADENTE DINAMICO
Il coefficiente di attrito dinamico µd
è sempre
minore di quello di attrito statico µs
.
28. LEZIONE 13 – LA FORZA ELASTICA
Ogni corpo rigido deformato cerca di ritornare
alla sua forma iniziale opponendo una
resistenza alla forza che lo deforma. Es. la
molla
La forza che si oppone
alla deformazione è
la FORZA ELASTICA
29. LEZIONE 13 – LA FORZA ELASTICA
NOTIAMO CHE:
- HA LA STESSA DIREZIONE
MA VERSO OPPOSTO
RISPETTO ALLA FORZA CHE
DEFORMA IL CORPO;
-PIU' TIRIAMO, PIU' LA MOLLA
SI ALLUNGA, PIU' AUMENTA LA
FORZA ELASTICA DI RICHIAMO
CON CUI LA MOLLA CERCA DI
RITORNARE ALLA SUA
LUNGHEZZA INIZIALE.
30. LA LEGGE SPERIMENTALE DI
HOOKE
La forza elastica della molla è direttamente
proporzionale allo spostamento s dalla
posizione di equilibrio (ed ha verso opposto).
k è il rapporto tra la forza e lo spostamento:
più è grande, più la molla è rigida.
32. La legge è valida per deformazioni piccole
rispetto alla lunghezza della molla, se si
supera il limite di rottura la molla si deformerà
permanentemente.
35. LEZIONE 14 – L'EQUILIBRIO DEI
SOLIDI
Definizione: un corpo è in equilibrio quando è
inizialmente fermo e rimane fermo.
Condizione: un corpo fermo in un dato
riferimento è in equilibrio quando è nulla la
risultante delle forze agenti su di esso.
36. IL BARICENTRO
Il baricentro o centro di gravità di un
corpo rigido è il punto di applicazione
della forza-peso, 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.
37. FORZE VINCOLARI
FORZE VINCOLARI: sono le
forze esercitate dai vincoli 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.
Vincolo: è un oggetto che impedisce ad un
corpo di compiere alcuni movimenti (es. il piano
di un tavolo, il chiodo di un quadro).
38. L'EQUILIBRIO DI UN CORPO
APPESOUn corpo appeso in un punto P è in equilibrio
se il baricentro G si trova sulla verticale
passante per P.
39. L'EQUILIBRIO DI UN CORPO
APPOGGIATO
Un corpo appoggiato su un piano è in equilibrio
se la retta verticale passante per il baricentro G
interseca la base di appoggio.
41. AgisceAgisce PP verso ilverso il
basso: ma allorabasso: ma allora
perché la pallaperché la palla
non cade?non cade?
Il tavolo agisce con una
forza uguale e contraria
che chiamo REAZIONEREAZIONE
VINCOLAREVINCOLARE Rv
P
P
Rv
REAZIONI VINCOLARI
43. L'EQUILIBRIO SU UN PIANO
INCLINATO
r
FP
r
FE
r
FV
Tre forze agiscono sul carrello in figura:
la forza-peso del vaso+carrello ;
la forza equilibrante dell'uomo ;
la forza vincolare perpendicolare al piano .
44. L'equilibrio su un piano inclinato
La condizione per l'equilibrio delle forze su un piano
inclinato è:
Quindi tanto più il piano è inclinato (h/l grande),
tanto più deve aumentare la forza equilibrante FE
.
46. LEZIONE 15 – IL MOMENTO DELLE
FORZE
Un corpo può anche ruotare oltre che
muoversi.
Per capire come e perchè avvengono le
rotazioni abbiamo bisogno di una nuova
grandezza fisica:
IL MOMENTO DELLA FORZA:
B = braccio della forza, è la distanza dal
centro di rotazione
r
F
47. 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.
48. Il momento di una coppia di forze
Il momento di una coppia ha:
intensità M data da:
“d” = distanza fra le due
rette di applicazione delle
forze
49. L'EQUILIBRIO DI UN CORPO ESTESO
Per l'equilibrio devono annullarsi:
la somma vettoriale delle forze applicate (il
corpo non si sposta);
il momento totale di tali forze (non ruota).
50. LEZIONE 16: LE LEVE
FM
= forza motrice;
FR
= forza resistente;
bM
, bR
= bracci delle due
forze rispetto al fulcro.
Per l' equilibrio:
ovvero:
Sono formate da un'asta rigida che può ruotare
intorno ad un punto fisso detto fulcro.
