Dinamica del Punto Materiale
Se notiamo che la velocità di un corpo cambia, in valore assoluto o in direzione, intuiamo che qualcosa deve aver causato quel cambiamento e che la variazione di velocità è da correlarsi a un'interazione tra il corpo e qualcos'altro. Una tale interazione che imprime un'accelerazione a un corpo, è detta forza, che nel linguaggio comune corrisponde a un urto, una spinta, una trazione... Questa relazione costitutiva tra la forza e l'accelerazione da essa provocata si deve a Newton; lo studio di questa relazione si chiama meccanica classica, o newtoniana.
Prima Legge di Newton
- Consideriamo un corpo sul quale non agisca alcuna forza. Se il corpo è in stato di quiete resta in stato di quiete; se il corpo si sta muovendo a velocità costante continua a muoversi nello stesso modo.
In realtà la prima legge di Newton è un'affermazione sui sistemi di riferimento, per il fatto che definisce il tipo di sistemi di riferimento all'interno di quali sono valide le leggi della meccanica newtoniana. Si può così esprimere: Se la forza che agisce su un corpo è nulla, è possibile trovare sistemi di riferimento rispetto ai quali quel corpo non subisca alcuna accelerazione. L'enunciato è spesso chiamato Principio di Inerzia e i sistemi da esso definibili sono detti Sistemi di Riferimento Inerziali.
Riconoscere un sistema di riferimento inerziale?
Consideriamo un vagone ferroviario. A vagone fermo si marca sul tavolo la posizione del peso di un pendolo a riposo. Quando il vagone è in moto il peso rimane sopra il segno solo se il vagone si muove di moto rettilineo a velocità costante. Se il vagone acquista o perde velocità il pendolo si sposta e in questi casi il vagone NON è un sistema di riferimento inerziale.
Dinamica del punto materiale
Se notiamo che la velocità di un corpo cambia, in valore assoluto o in direzione, intuiamo che qualcosa deve aver causato quel cambiamento e che la variazione di velocità è da collegarsi a un'interazione tra il corpo e qualcos'altro. Una tale interazione chi imprime un'accelerazione a un corpo è detta forza, che nel linguaggio comune corrisponde a un urto, una spinta, una trazione... Questa relazione costitutiva tra la forza e l'accelerazione da essa provocata si deve a Newton; lo studio di questa relazione si chiama meccanica classica o newtoniana.
Prima legge di Newton
- Consideriamo un corpo sul quale non agisce alcuna forza. Se il corpo è in stato di quiete resta in stato di quiete. Se il corpo si sta muovendo a velocità costante continua a muoversi nello stesso modo.
In realtà la prima legge di Newton è un'affermazione sui sistemi di riferimento, per il fatto che definisce il tipo di sistemi di riferimento all'interno di quali sono valide le leggi della meccanica newtoniana. Si può così esprimere:
- Se la forza che agisce su un corpo è nulla, è possibile trovare sistemi di riferimento rispetto ai quali quel corpo non subisce alcuna accelerazione. Perncio è spesso chiamata principio di inerzia e i sistemi da esso definibili sono detti sistemi di riferimento inerziali.
Riconoscere un sistema di riferimento inerziale?
Consideriamo un vagone ferroviario A vagone fermo si marca sul tavolo la posizione del pseo di un pendolo a riposo. Quando il vagone è in moto il peso rimane sopra il segno solo se il vagone si muove di moto rettilineo a velocità costante. Se il vagone acquista o perde velocità, il pendolo si sposta e in questi casi il vagone non è un sistema di riferimento inerziale.
SECONDA LEGGE DI NEWTON
Le cause che determinano una variazione della velocità di un punto materiale in un certo sistema di riferimento sono dette FORZE.
La forza è una grandezza che esprime e misura l'interazione tra sistemi fisici. L'effetto di una forza è quello di imprimere un'accelerazione a un oggetto.
Dall'esperienza si deduce che le forze possono avere DIVERSA INTENSITÀ, intuitivamente associamo una DIREZIONE.
L'accelerazione ha la stessa direzione della forza, lo stesso vale per il verso nel quale applichiamo una forza.
Dunque la FORZA è una quantità di tipo VETTORIALE.
La somma vettoriale di tutte le forze agenti su un corpo è detta RISULTANTE DELLE FORZE ed è così indicata:
∑i Fi = Fris
Per descrivere il comportamento dinamico di un punto materiale, occorre conoscere la sua MASSA.
Se vogliamo imprimere la stessa accelerazione a oggetti diversi, l'intensità della forza deve essere diversa. Normalmente si associa all'intensità della forza necessaria per muovere un oggetto la definizione di MASSA.
La massa di un corpo è anche detta MASSA INERZIALE, in quanto esprime l'inerzia del corpo, ovvero la sua resistenza a variare il proprio stato di moto.
MASSA (Kg) SI
La MASSA è una caratteristica intrinseca del corpo che mette in relazione forza applicata e accelerazione che ne risulta.
La relazione tra le forze esterne agenti sul corpo e l'accelerazione a esso impressa è spiegata nella seconda legge di Newton.
F = ∑i Fi = ma
La forza F risultante dell'interazione del corpo con l'esterno, determina l'accelerazione del punto materiale, cioè la variazione della sua velocità nel tempo, (m rappresenta la massa inerziale del corpo).
le consideriamo due forze uguali:
F1 = F2
m1 · a1 = m2 · a2
m1/m2 = a2/a1
Notiamo come il rapporto tra le masse è uguale all'inverso del rapporto delle accelerazioni. Dunque l'accelerazione è inversamente proporzionale alla massa.
OSSERVAZIONE: In assenza di interazioni con l'esterno, se il vettore risultante di tutte le forze è nullo ➔ l'accelerazione a = 0 e quindi la velocità è costante.
F=0 ➔ a=0 ➔ v̄ = cost
UNITÀ DI MISURA DELLA FORZA
F = m · a
N = Kg · m/s2
N = NEWTON
Una forza ha intensità 1 N se imprime a un oggetto di massa 1 kg un'accelerazione di 1 m/s2.
DALLA FORZA AL MOTO
Possiamo scrivere la II legge di Newton come: F = m · a = M · dV/dt = d2S/dt2
Da qui possiamo ricavare l'andamento della legge oraria s(t) se si conoscono la funzione F(t) e le condizioni iniziali del moto
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