MECCANICA QUANTISTICA

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1 La Meccanica MECCANICA: Studio del moto di un corpo in tutti i suoi aspetti. Si divide in: STATICA: Forze e Equilibrio. Studia delle condizioni per l equilibrio (corpi fermi). CINEMATICA: Descrizione il moto solo in termini di spazio, tempo, velocità e accelerazione senza indagare sulle cause. DINAMICA: studia il moto dei corpi in relazione alle cause che l hanno prodotto. I principi e le leggi della MECCANICA CLASSICA valgono entro determinati limiti, non sono applicabili se si studiano : corpi infinitamente piccoli, quali particelle elementari e subelementari, per cui vale la MECCANICA QUANTISTICA; corpi che si muovono a velocità molto elevate, prossime alla velocità della luce km/s, per i quali vale la MECCANICA RELATIVISTICA.

2 La Dinamica La Dinamica è la parte della fisica che studia le relazioni fra il moto dei corpi e le cause che lo determinano e/o lo modificano. La Dinamica Classica è stata formalizzata da Newton nel 1687, nell opera Principi Matematici. In tale opera sono enunciati e descritti i principali principi della dinamica classica.

3 Dinamica: le leggi di Newton Si basa su due concetti: la MASSA che, indicativamente, è la quantità di materia di un corpo la FORZA che è la causa responsabile dei cambiamenti di moto o di quiete di un corpo e tre Leggi fondamentali che legano tali grandezze allo spostamento, alla velocità e all accelerazione.

4 IL PRIMO PRINCIPIO DELLA DINAMICA Ogni corpo mantiene il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme finché non interviene una forza in grado di modificare tale stato Ogni corpo, se sottoposto a forze con risultante nulla, persevera nello stato di quiete o di moto rettilineo uniforme

5 I Principio della Dinamica Il I principio è detto di inerzia in quanto l inerzia è la tendenza di un corpo a mantenere lo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme. È esperienza comune che mettere in moto o fermare un corpo è tanto più difficile quanto maggiore è la sua massa. Da ciò si deduce che l inerzia di un corpo è proporzionale alla massa del corpo stesso. La massa rappresenta la resistenza o inerzia di un corpo a modificare il proprio stato di moto. Viene appunto definita massa inerziale. Nel SI si misura in kg.

6 Aristotele (IV secolo a.c.): lo stato naturale dei corpi è la quiete; per mantenere costante la velocità di un corpo è necessaria una forza. Galileo (XVII secolo d.c.): l applicazione di una forza per mantenere in movimento un corpo è necessaria per vincere l attrito. In assenza di attrito i corpi continuerebbero a muoversi di moto rettilineo uniforme senza necessità di applicare forze Nella fisica newtoniana l assenza di forze è collegata alla quiete al moto rettilineo uniforme sul principio di inerzia si basa la spiegazione moderna del moto

7 SISTEMI DI RIFERIMENTO INERZIALI Definiamo sistema di riferimento inerziale un sistema in cui vale il primo principio della dinamica. Un sistema di riferimento in moto rettilineo uniforme rispetto a un sistema inerziale è a sua volta un sistema inerziale. Un sistema di riferimento in moto accelerato rispetto a un sistema inerziale non è un sistema inerziale. In buona approssimazione un sistema solidale con la terra può essere considerato inerziale.

8 Un buon esempio di sistema inerziale è un sistema di riferimento che abbia l origine nel Sole i tre assi ortogonali orientati verso tre stelle fisse OSS: Se come sistema di riferimento si scegliesse un sistema di assi solidale con un corpo in rotazione, ci accorgeremmo che i corpi lasciati liberi e a cui apparentemente non sono applicate delle forze, tendono a muoversi nel sistema di riferimento, in contrasto con il primo principio Se su un disco in rotazione posiamo una saponetta bagnata, vediamo che essa sfugge verso l esterno, pur non applicandole alcuna forza.

9 Il principio di relatività galileiano Principio di relatività galileiano Non è possibile distinguere con esperimenti meccanici due sistemi inerziali in moto rettilineo uniforme l uno rispetto all altro Quindi due sistemi inerziali sono fisicamente indistinguibili lo stesso esperimento compiuto nei due sistemi fornisce risultati identici Quiete e moto rettilineo uniforme Il moto è relativo Non esistono moti assoluti, ma solamente moti relativi a un particolare sistema di riferimento

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11 IL SECONDO PRINCIPIO DELLA DINAMICA L accelerazione che un corpo subisce se sottoposto a una forza costante è direttamente proporzionale (crescono insieme) alla forza stessa e inversamente proporzionale (una cresce e l altra diminuisce) alla sua massa F = m a

12 II Principio (Legge Fondamentale della Dinamica) La forza risultante applicata a un corpo è uguale al prodotto della massa del corpo per la sua accelerazione: F ris m a L unità di misura nel SI della forza è il newton (N). Una forza di 1 N applicata a un corpo di massa 1 kg produce un accelerazione di 1 m/s 2. 1 N = (1 kg) x (1 m/s 2 )

13 Il secondo principio della dinamica è una legge vettoriale.

14 IL TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA Ad ogni forza che agisce su un corpo, AZIONE, corrisponde sempre un altra forza uguale e contraria, REAZIONE.

15 Terzo principio della dinamica (principio di azione e reazione) Non esistono forze isolate; a ogni forza applicata a un corpo (azione) ne corrisponde un altra (reazione) esercitata dal corpo stesso. Le azioni di due corpi l uno sull altro sono sempre uguali e in direzioni opposte. Quando un corpo A esercita una forza su un corpo B, il corpo B esercita su A una forza uguale e opposta.

16 IL TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA Due corpi interagiscono: sia nel caso di forze a contatto, sia nel caso di forze a distanza, le forze sui due corpi sono uguali e opposte.

17 APPROFONDIAMO: L ATTRITO Osservare nella realtà l inerzia è molto difficile perché un corpo in movimento su cui non agisce una forza prima o poi si ferma lo stesso a causa dell attrito del mezzo. Un corpo si muove sempre a contatto di un altro e quindi si genera una forza frenante, detta ATTRITO, che si oppone al movimento del corpo. RADENTE se striscia RESISTENZA DEL MEZZO in aria o acqua (VISCOSO) VOLVENTE se rotola

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