Fisica applicata

MOTO ARMONICO

Composto dalla proiezione del movimento di un punto che si muove di moto circolare uniforme su una linea.

Periodo: è il tempo impiegato a compiere un'oscillazione completa (stesso del moto circolare uniforme)

Pulsazione: velocità del moto armonico

L'accelerazione è direttamente proporzionale al quadrato della pulsazione ed è sempre diretta in verso opposto allo spostamento dalla posizione centrale.

L'accelerazione è massima quando lo spostamento è massimo (estremi), nulla al centro.

STATICAPunto

materiale: un corpo così piccolo rispetto all'ambiente in cui si trova da poter essere assimilato ad un punto geometrico, dotato però di massa.

Forza: grandezza fisica vettoriale che si manifesta nell'interazione di due o più corpi, che ha la capacità di cambiare lo stato di quiete o di moto dei corpi stessi.

Corpo rigido: un corpo non elastico, indeformabile ed esteso nelle 3 dimensioni.

è una schematizzazione ideale, a differenza del punto materiale, oltre a poter traslare nellospazio, può anche ruotare intorno ad un asse (o su se stesso). Un punto è in equilibrio se la risultante vettoriale di tutte le forze applicate ad esso è uguale a zero. : 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 ed è omogeneo, il baricentro si trova in quel punto. Per corpi irregolari il baricentro può trovarsi anche all'esterno del corpo. Un corpo rigido è suscettibile di due moti distinti: - Il moto del suo baricentro (assimilabile al moto di un punto materiale). - Il moto del corpo stesso relativo al suo baricentro (come se fosse incernierato). Un corpo è in equilibrio quando è inizialmente fermo e rimane fermo. Un corpo fermo in un dato riferimento è in equilibrio quando

è nulla * e quando è nullo il momento totale delle forze esterne calcolato rispetto ad un punto O scelto.

Vincolo : è una qualsiasi condizione che limita il moto di un corpo la loro azione si esplica attraverso un insieme di forze, le forze vincolari (reazioni vincolari). Non hanno intensità definita, si adattano alle forze che agiscono sul vincolo.

FORZE DI ATTRITO

Sono dovute alle interazioni tra gli atomi delle superfici dei corpi a contatto ed hanno la conseguenza di impedire (attrito statico) o decelerare (attrito dinamico) il movimento relativo di tali superfici.

*a causa della scabrosità l’area di contatto effettiva è circa diecimila volte minore dell’area apparente.

Attrito statico : si creano microsaldature tra gli atomi che si oppongono allo slittamento delle due superfici.

Attrito dinamico : si provoca uno stiramento delle saldature e, dopo lo strappo iniziale, una serie di risaldature e strappi.

Bilancia a bracci uguali

stabile : se spostando un corpo dalla sua posizione di equilibrio, tende a rimanere in quella nuova posizione.Equilibrio instabile : se spostando un corpo dalla sua posizione di equilibrio, tende a allontanarsi sempre di più da quella posizione.Equilibrio indifferente : se spostando un corpo dalla sua posizione di equilibrio, non si verifica alcuna tendenza a ritornare o allontanarsi dalla posizione iniziale.

instabile: se scostandolo di poco dalla sua posizione di equilibrio, tende ad allontanarvisi ancora di più. Equilibrio indifferente: quando spostato dalla sua posizione di equilibrio, rimane stabilmente nella nuova posizione.

LEVE: è una macchina semplice che serve ad equilibrare una forza (resistente R) con un'altra forza (agente P). Vantaggiosa se P<R, svantaggiosa P>R. *la reazione del vincolo viene applicata sull'asse

1° specie: fulcro tra forza agente e resistente (pinza). La leva è vantaggiosa quando P è minore di R (braccio della forza agente è maggiore di quello della forza resistente).

2° specie: forza resistente tra il fulcro e la forza agente.

3° specie: la forza agente è tra il fulcro e la forza agente.

Reazioni vincolari.

Tensione dei fili: un filo inestensibile in tensione sviluppa forze uguali ed opposte ai capi. È sempre parallela al filo e può cambiare direzione mediante l'uso di.

carrucola.

PROPRIETÀ ELASTICHE DEI MATERIALI

In un materiale solido gli atomi e le molecole sono distribuiti nello spazio in modo ordinato e le forze di interazione si oppongono ad ogni cambiamento delle distanze reciproche.

Ogni sollecitazione esterna determina una deformazione e forze di richiamo (elastiche) che tendono a riportare gli atomi nelle posizioni originali.

Rigidità elastica

• Un corpo perfettamente rigido non esiste
• Un corpo reale, sottoposto all’azione di una forza o di un momento di forza, si deforma, ovvero la sua forma o le sue dimensioni variano
• Un corpo è detto elastico se tende a riassumere le dimensioni e la forma originaria al cessare delle deformazioni esterne.
• Se le sollecitazioni esterne sono sufficientemente intense, la deformazione che il corpo subisce può diventare permanente.
• Esiste un limite elastico

Sforzi

• Trazione
• Compressione
• Taglio
• Torsione

Deformazione (strain): variazione relativa della lunghezza iniziale

(stress): rapporto della forza che ho applicato fratto la superficie (Pascal) Materiali fragili L’impossibilitá degli atomi di scorrere provoca la rottura catastrofica del materiale quando la forza applicata supera la forza di legame. Resistono molto meglio a sforzi di trazione piuttosto che a quelli di compressione * Materiali duttili Dopo più applicazioni e rimozioni della forza alla fine il materiale si rompe anche se viene sottoposto a piccoli sforzi. Deformazione elastica: reversibile indotta da uno sforzo esterno agente sul materiale. Quando la forza agente viene annullata, si azzera anche la deformazione. La pendenza del grafico sforzo deformazione è data dal rapporto tra sforzo e deformazione e definisce il modulo di Young: - Per materiali omogenei il modulo è uguale sia per la compressione che per la trazione - Per materiali non omogenei è diverso per compressione e trazione RESISTENZA ALLA FLESSIONE La capacità di un oggetto di curvarsi senza

rompersi.

Una trave si piega sotto l'azione del proprio peso. Se è in equilibrio la parte superiore della trave è compressa mentre la parte inferiore è sotto trazione, vi è un'unica parte che non cambia lunghezza. Tanto più queste forze sono applicate lontano dalla superficie neutra, tanto più grande è il loro contributo al momento (travi lunghe ed alte hanno momenti maggiori).

Affinché la trave sia in equilibrio il momento delle forze interne deve equilibrare quello della forza vincolare.

Momento delle forze interne: è dato dal prodotto del modulo di Young per il momento d'inerzia areolare (diviso per il raggio di curvatura della sbarra).

RESISTENZA ALLA PRESSOFLESSIONE

Effetto congiunto di compressione e flessione. Fissato il raggio di una colonna, esiste un'altezza critica, che dipende dal modulo di Young del materiale, al di sopra della quale, la struttura collassa.

TAGLIO E TORSIONE

Modulo di scorrimento:

Il rapporto tra lo sforzo di taglio è un numero puro, è legato al modulo di Young del materiale compreso tra 1/3 ed 1/2 del valore di E.

DINAMICA

LEGGI DEL MOTO

Sistema: è una piccola regione dell'universo che si comporta come un tutt'uno, secondo proprie regole generali e può essere rappresentato da:

• Singolo corpo materiale, eventualmente puntiforme
• Insieme di corpi materiali
• Regione dello spazio

Il resto dell'Universo che contorna il sistema viene definito sistema circostante il sistema ed è separato da esso attraverso una superficie immaginaria denominata contorno del sistema.

Forza: grandezza fisica vettoriale che si manifesta nell'interazione di due o più corpi, sia a livello macroscopico, sia a livello delle particelle elementari, che cambia lo stato di quiete o di moto dei corpi stessi.

I° legge della Dinamica: ogni corpo rimane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme finché non intervengono

Forze esterne ad esso. In assenza di forze, la velocità vettoriale rimane costante.

II° legge della Dinamica: il cambiamento del moto è proporzionale alla forza che lo provoca e avviene nella direzione della retta d'azione della forza stessa.

III° legge della Dinamica: se A esercita su B una forza Fab di qualunque tipo, allora il corpo B eserciterà su A una forza Fba = -Fab. Il I e II principio vale solo nei sistemi di riferimento inerziali.

Sistema isolato: se la risultante delle forze esterne è nulla. Le forze esterne sono quelle esercitate sui corpi del sistema da agenti esterni al sistema.

Quantità di moto: grandezza vettoriale data dal prodotto della massa per la velocità, in un sistema isolato si conserva.

FORZA GRAVITAZIONALE:

• Diretta lungo la congiungente tra i due corpi
• Proporzionale alle due masse
• Inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza

Atmosfera terrestre: regione di spazio vicina alla superficie della Terra.

E’ sede di un campo di forza gravitazionale, ogni corpo di massa m che si trova in quella regione risente di una forza peso diretta verticalmente verso il basso.
Massa: grandezza fondamentale, proprietà intrinseca dei corpi, è la misura dell’inerzia di un corpo (resistenza che il corpo oppone alla variazione del suo stato di quiete o di moto).
Peso: forza con cui un corpo dotato di massa viene attirato dalla Terra.
MOMENTO ANGOLARE
Se un oggetto si muove di moto circolare uniforme con una velocità omega su una traiettoria circolare di raggio r diciamo che l’oggetto ha un momento angolare, o momento della quantità di moto L.
E’ un vettore perpendicolare:
- Alla velocità
- Al piano individuato dalla velocità e da un punto fisso
Ha senso solo se è spe