Nozioni, Fisica I

Meccanica

La meccanica è la branca della fisica che ha come scopo lo studio del moto di un corpo, attraverso le cause che lo generano e le sue caratteristiche. La meccanica a sua volta si divide in:

• Cinematica - Studia le caratteristiche del moto dei corpi, definendo la loro velocità e la loro traiettoria.
• Dinamica - Studia sia le caratteristiche del moto che le sue cause, le forze che vanno a mettere in movimento i corpi.
• Statica - Studia le cause che fanno in modo che il moto non avvenga, sistema fermo.

Cinematica

Noi andremo a studiare la cinematica traendo le caratteristiche del moto di un punto materiale, un corpo che ha dimensioni trascurabili rispetto ai suoi spostamenti e la cui struttura interna non gioca alcun ruolo nel moto. Definiamo sistema rigido un sistema di punti la cui distanza tra loro rimane costante.

Per poter descrivere le caratteristiche del moto di un corpo dobbiamo trovare la relativa equazione matematica. Per definirla dobbiamo definire un sistema di riferimento (un insieme di oggetti fermi rispetto al moto del corpo) e un sistema di coordinate. Esistono vari sistemi per definire le coordinate di un punto:

• Sistema di coordinate cartesiane - Definita un'origine dalla quale partono tre assi (x, y, z) posso determinare la posizione del punto tramite queste tre coordinate.
• Sistema polare - Definita un'origine, la posizione del punto è definita dalla distanza (r) del punto dall’origine, l’angolo (θ) compreso tra la distanza (r) e l’asse z, e l’angolo (φ) tra l’asse x e il segmento ottenuto unendo l’origine degli assi alla proiezione del punto che stiamo considerando sul piano (x, y).
• Sistema circolare - Definita un'origine, la posizione del punto è data dall’altezza (z), come nel sistema cartesiano, dalla distanza (r) dall’origine alla proiezione del punto sul piano (x, y) e dall’angolo compreso tra l’asse x e (r).

Dopo aver definito sistema di riferimento e di coordinate, lo scopo della cinematica è quello di definire leggi orarie, equazioni matematiche che descrivono il moto del corpo. Prendiamo come esempio la rappresentazione parametrica della circonferenza; sapendo che il raggio (r) è costante, le coordinate (x, y) sono definite dal parametro (t). Grazie a queste equazioni posso sapere dove si trova un punto sulla circonferenza in un istante qualsiasi. Queste equazioni le potrei definire leggi orarie di un moto circolare. Se invece eleviamo le prime due equazioni alla seconda e facciamo la somma tra le due, trovo l’equazione algebrica della circonferenza. L’equazione appena trovata mi dà il luogo geometrico dei punti che il corpo assume.