Appunti di Fisica

E

• Opposizione alla deformazione: La forza elastica si oppone alla deformazione del corpo. Se stai

cercando di allungare una molla elastica, la forza elastica cercherà di riportarla alla sua forma

originale, oppure se stai cercando di comprimerla, la forza elastica cercherà di espanderla

nuovamente.

• Proporzionalità allo spostamento: La forza elastica è direttamente proporzionale allo spostamento

-

del corpo. Ciò significa che maggiore è la deformazione (lo spostamento), maggiore sarà l'intensità

2

della forza elastica. -

La relazione tra la forza elastica (F) e lo spostamento (x) segue la legge di Hooke, che è rappresentata dalla

formula matematica:

Dove:

• F è la forza elastica.

• x è lo spostamento del corpo rispetto alla sua posizione di equilibrio.

• k è la costante elastica, che rappresenta la rigidità del materiale o della molla elastica.

Quando x è positivo (deformazione in estensione), la forza elastica agisce in direzione opposta (negativa),

cercando di comprimere il corpo. Quando x è negativo (deformazione in compressione), la forza elastica

agisce nella direzione opposta (positiva), cercando di allungare il corpo.

-

Reazioni Vincolari (Forza Normale): Le reazioni vincolari, spesso rappresentate dalla forza normale, si

manifestano quando un solido è soggetto a una forza esterna e/o al proprio peso. Queste reazioni vincolari

rappresentano le forze che il solido esercita in risposta a tali sollecitazioni al fine di mantenere l'equilibrio.

Direzione perpendicolare alla superficie: La forza normale agisce in una direzione perpendicolare alla Forzanormale

superficie su cui agisce. Ad esempio, se un oggetto è appoggiato su un piano orizzontale, la forza normale gravitazionale

-

Forza

agisce verticalmente verso l'alto, contro la forza di gravità che tende a far cadere l'oggetto. Si a creare

va

vilibrio

Une

Uguale alla somma delle forze esterne in questa direzione: La forza normale è uguale e opposta alla a delle

somma

quello

risultante delle forze esterne che agiscono lungo la sua direzione perpendicolare. Questo significa che essa forze /anche

gravitazionale)

bilancia le forze esterne, inclusa la forza gravitazionale, in modo che il corpo resti in equilibrio e non cada o

si muova nella direzione verticale.

oggetto poggiato su una superficie orizzontale. La forza normale agisce verso l'alto ed è uguale e opposta

alla forza di gravità (peso) dell'oggetto. Questo equilibrio di forze verticali impedisce all'oggetto di cadere

attraverso la superficie.

Le reazioni vincolari sono fondamentali per comprendere come i corpi reagiscono alle forze esterne quando

sono in contatto con superfici e come mantengono l'equilibrio in diverse situazioni.

Attrito Dinamico, Attrito Statico e Attrito Viscoso

L'attrito è una forza che si oppone al moto e può manifestarsi in diverse forme:

• Attrito Dinamico: Questa forza compare quando un corpo scivola o si muove su una superficie.

n um

L'attrito dinamico agisce nella direzione opposta al moto del corpo e la sua intensità dipende dalla

natura della superficie e dalla forza con cui le superfici sono a contatto. Questo tipo di attrito è

responsabile della frenata di un veicolo in movimento.

• Attrito Statico: L'attrito statico è la forza che impedisce a un corpo di iniziare a muoversi quando è

in stato di quiete su una superficie. La forza di attrito statico massimo è direttamente proporzionale

alla forza con cui si cerca di far muovere il corpo, ma non supera un valore massimo. Quando la

forza applicata supera la forza di attrito statico massimo, il corpo inizia a muoversi.

• Attrito Viscoso: Questo tipo di attrito si manifesta quando un corpo si muove attraverso un fluido,

come l'aria o un liquido. L'attrito viscoso dipende dalla velocità del corpo e dalla viscosità del fluido.

I

Ad esempio, quando nuoti in una piscina, sperimenti l'attrito viscoso dell'acqua.

IL PIANO INCLINATO

Un piano inclinato è una superficie piana che forma un angolo rispetto all'orizzontale. Quando un corpo si

muove su un piano inclinato, è soggetto sia alla forza gravitazionale che all'interazione con il piano inclinato

stesso. La forza gravitazionale, che agisce verso il basso, tende a far scorrere il corpo lungo il piano inclinato,

-

mentre l'interazione con il piano inclinato può agire sia per supportare il corpo sia per ostacolarne il

movimento.

La componente della forza gravitazionale che agisce lungo il piano inclinato può essere scomposta in due

parti: una componente parallela al piano inclinato e una componente perpendicolare ad esso. La

componente parallela è responsabile del movimento lungo il piano inclinato, mentre la componente

perpendicolare contribuisce alla pressione esercitata dal corpo sulla superficie del piano.

1. La forza peso è diretta verso il basso

2. La reazione vincolare è perpendicolare al piano

3. La risultante è parallela al piano e vale mg sen alfa

Per i moti del piano possiamo avere 2 casi:

-uno in cui la superficie è LISCIA

-uno in cui la superficie è scabra (in cui agisce anche la forza attrito)

Piano Liscio:

1. Assenza di attrito: Su un piano liscio, l'attrito tra il corpo in movimento e la superficie è trascurabile.

Ciò significa che il corpo scorre senza incontrare una forza significativa che ostacola il suo moto.

2. Moto uniforme: Se non ci sono altre forze coinvolte, il corpo su un piano liscio può muoversi con

velocità costante, cioè un moto uniforme.

3. Conservazione dell'energia cinetica: Poiché l'attrito è trascurabile, l'energia cinetica del corpo è

conservata, e il corpo manterrà la sua velocità costante a meno che non intervengano altre forze

esterne.

Piano Scabro (con attrito):

1. Attrito significativo: Su un piano scabro, c'è attrito tra il corpo e la superficie. Questo attrito può

essere dovuto a rugosità o asperità presenti sulla superficie. L'attrito ostacola il moto del corpo.

2. Moto accelerato o decelerato: A causa dell'attrito, il corpo su un piano scabro subisce un moto

accelerato o decelerato. La velocità può cambiare nel tempo a causa della forza di attrito.

3. Dissipazione di energia: A differenza del piano liscio, su un piano scabro, l'energia cinetica del corpo

viene dissipata sotto forma di calore dovuto all'attrito. Questo significa che il corpo perde energia

cinetica durante il moto

Le Carrucole

Le carrucole sono dispositivi meccanici che consentono di cambiare la direzione di una forza applicata senza

modificarne il modulo (l'intensità). Una carrucola semplice è costituita da una ruota con una scanalatura o

una scanalatura attraverso cui passa una corda o un cavo. Quando una forza viene applicata a un'estremità

della corda e si tira, la carrucola cambierà la direzione di questa forza, consentendo di sollevare o spostare

un oggetto.

LAVORO ED ENERGIA

Il lavoro (W) è definito come il prodotto della forza (F) applicata a un oggetto e dello spostamento (d) che

l'oggetto subisce in direzione della forza.

Il lavoro è una grandezza scalare, il che significa che ha solo un valore numerico, senza una direzione

specifica. Il lavoro può essere positivo se la forza agisce nella stessa direzione del movimento, negativo se

agisce in direzione opposta al movimento, e nullo se la forza è perpendicolare al movimento.

Teorema dell'Energia Cinetica:

esso stabilisce una relazione tra il lavoro svolto su un oggetto e la variazione della sua energia cinetica. Il

teorema dell'energia cinetica mette in evidenza il fatto che il lavoro svolto su un oggetto è direttamente

correlato alla variazione della sua energia cinetica. In altre parole, il lavoro trasferisce energia sotto forma di

moto all'oggetto. Se il lavoro è positivo, l'energia cinetica dell'oggetto aumenta (ad esempio, se una forza lo

accelera). Se il lavoro è negativo, l'energia cinetica diminuisce (ad esempio, se una forza lo rallenta).

Dove: KE rappresenta l'energia cinetica. m rappresenta la massa dell'oggetto. v

rappresenta la sua velocità.

FORME DI ENERGIA:

Ogni forma di energia esprime la capacità di esprimere un lavoro. L’energia si manifesta in forme diverse e si

può trasformare da una forma all’altra. La trasformazione avviene per mezzo del lavoro svolto dalle forze

agenti sul sistema.

- Se il sistema è isolato, non interagisce con l’ambiente circostante, e tutte le trasformazioni sono dovute

all’azione di forze interne al sistema. In un sistema isolato, la somma di tutte le forze di energia è costante

POTENZA rapidità con cui viene compiuto un lavoro, cioè la quantità di lavoro svolto in un dato intervallo di

tempo. Infatti la sua formula è P=W/Δt

L'energia è la capacità di un sistema di fare lavoro. Esistono diverse forme di energia, tra cui l'energia

cinetica (legata al moto), l'energia potenziale (legata alla posizione o alla deformazione), l'energia termica,

l'energia chimica, e molte altre.

L'energia è una grandezza scalare e può essere convertita da una forma all'altra. La legge di conservazione

dell'energia afferma che l'energia totale in un sistema isolato rimane costante, se non ci sono perdite

dovute a forze esterne.

Forze Conservative: Una forza è detta "conservativa" se il lavoro fatto da essa non dipende dal percorso, ma

solo dalla differenza di energia potenziale tra due punti nello spazio. Questo significa che il lavoro di una

forza conservativa è indipendente dal percorso seguito da un oggetto tra questi due punti.

Energia Meccanica: L'energia meccanica è la somma dell'energia cinetica e dell'energia potenziale di un

oggetto. Questa energia dipende dalla posizione e dalla velocità dell'oggetto ed è una quantità utile per

descrivere il suo comportamento.

Teorema dell'Impulso: Il teorema dell'impulso afferma che il cambiamento nella quantità di moto di un

oggetto (impulso) è uguale al lavoro compiuto sulla forza che agisce su quell'oggetto durante un certo

intervallo di tempo. Questo teorema collega il lavoro alle variazioni della quantità di moto.

OSCILLAZIONI MECCANICHE

Le oscillazioni meccaniche sono movimenti periodici o ripetitivi di un oggetto o di un sistema fisico attorno a

una posizione di equilibrio. Questi movimenti possono verificarsi in una varietà di contesti, dai pendoli

oscillanti ai circuiti elettrici che generano segnali periodici.

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