Ominide 370 punti

Le leggi della dinamica

Prima legge della dinamica: il principio di inerzia:
Il principio d’inerzia, o prima legge della dinamica, dice che un corpo non soggetto a forze rimane in quiete (se inizialmente era fermo) oppure in moto rettilineo uniforme (se era in movimento). Più precisamente: se un corpo è fermo,esso resta fermo finché non interviene una forza a muoverlo; se un corpo è in moto,esso continua a muoversi di moto rettilineo uniforme finché una forza non interviene a modificarne il moto (accelerandolo,rallentandolo o cambiandone la direzione). Con la parola inerzia s’intende la tendenza,appunto,che hanno i corpi a rimanere nello stato di moto in cui si trovano. Si può notare, inoltre, che l’inerzia dei corpi è tanto maggiore quanto maggiore è la loro massa. Tutto ciò si può meglio capire attraverso un semplice esempio: quando, trovandosi a bordo di un autobus, quest ultimo accelera spinto dalla forza del motore, notiamo che i passeggeri, sui quali questa forza non agisce, tendono a rimanere fermi, sicché, se non si reggono a un sostegno cascano all’indietro. Alle fermate, invece, quando l’autobus rallenta per l’azione dei freni ,i passeggeri, che erano in quiete rispetto all’autobus e in moto rispetto alla terra, tendono a proseguire il loro moto, cascando in avanti.

Il principio d'inerzia e l'attrito:
Quando andiamo in bicicletta, anche senza pedalare, secondo il principio d’inerzia la bici dovrebbe continuare il suo moto all’infinito; ma ci accorgiamo che man mano che procediamo la bici continua a muoversi ma sempre più lentamente. In questo caso non vuol dire che il principio d‘inerzia non è valido, ma che delle forze agiscono in modo da rallentare il nostro moto. Queste forze sono gli attriti, tra i quali la resistenza dell’aria (es.della bicicletta), l’attrito di rotolamento (tra le gomme dell’auto e l’asfalto) e tanti altri.


Forze e accelerazioni:
Quando un corpo è soggetto a una forza costante, il suo moto è uniformemente accelerato (cioè si svolge con accelerazione costante). Tutto ciò si può constatare nella caduta di un corpo: la sua velocità aumenta perché esso è soggetto alla forza con cui lo attira la terra. Questa forza è costante e il suo effetto sul moto di caduta del corpo è quello di produrre un’accelerazione costante (accelerazione di gravità).

La seconda legge della dinamica:
L’effetto di una forza applicata ad un corpo è tanto maggiore quanto minore è la sua massa. A parità di massa, d’altra parte, l’accelerazione che subisce un corpo è tanto maggiore quanto maggiore è l’intensità della forza. Queste conclusioni sono riassunte nella seconda legge della dinamica: l’intensità della forza (F) necessaria a imprimere a un corpo di massa (m) una accelerazione (a) è direttamente proporzionale sia all’accelerazione che alla massa.

In formula:

[math]\vec F=m \vec a[/math]

Di conseguenza, l’accelerazione subita dal corpo è direttamente proporzionale all’intensità della forza e inversamente proporzionale alla massa del corpo:

[math]\vec a=\frac{\vec F}{m}[/math]

La forza è misuratain Newton se la massa è in kg e l’accelerazione in

[math]\frac{m}{s.^2}[/math]
. Per esempio, la forza necessaria per imprimere a un corpo con massa di 5 kg l’accelerazione di
[math]10[/math]
[math]m/s^2[/math]
, ha intensità:

[math]F=5\;kg \cdot 10\;\frac{m}{s^2}=50\frac{kg \times m}{s^2}[/math]

Massa, gravità e peso:

Tutti i corpi sono attirati dalla terra con la forza peso (o forza di gravità), che si manifesta nell’imprimere loro, quando cadono,l’accelerazione di gravità
[math]g=9,8\;\frac{m}{s^2}[/math]
. Per calcolare l’intensità di questa forza bisogna tenere presente la formula

[math]\vec F = m \vec a[/math]
;

di conseguenza l’intensità della forza peso che agisce su un corpo è:

[math]m g = m \cdot 9,8 \frac m {s^2}\;[/math]
,

con la massa misurata in kg.

Se, per esempio, il corpo ha massa

[math]100\;kg[/math]
, la forza ha intensità
[math]980\;N[/math]
. Esprimendo la forza in
[math]kg_p[/math]
, otteniamo
[math]P=\frac{980}{9,8}=100\; kgp[/math]
. Da ciò deriva il fatto che il peso di un corpo, espresso in
[math]kg_p[/math]
, è numericamente uguale alla sua massa, espressa in kg.

Terza legge della dinamica: Il principio di azione e reazione
Il principio di azione e reazione costituisce la terza legge della dinamica. Esso afferma che se un corpo A esercita una forza su un corpo B, il corpo B esercita su A una forza uguale in modulo e direzione e opposta in verso.

Le sue conseguenze sono innumerevoli. È grazie a questo principio, per esempio, che noi camminiamo: i nostri piedi esercitano una spinta all’indietro (azione) sul terreno, che ci spinge in avanti (reazione). È ancora grazie ad esso che funziona il motore a reazione, usato per la propulsione degli aerei: l’aereo esercita una forza (azione) sui gas che espelle all’indietro, e questi spingono (reazione) l’aereo in avanti.

Tramite la terza legge della dinamica è possibile dimostrare che la quantità di moto totale di un sistema non soggetto a forze esterne si conserva.

Registrati via email