LE FORZE. Il mondo che ci circonda è costituito da oggetti che esercitano azioni gli uni sugli altri Queste azioni sono dette forze

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2 LE FORZE Il mondo che ci circonda è costituito da oggetti che esercitano azioni gli uni sugli altri Queste azioni sono dette forze Le forze possono agire: Per contatto a distanza Effetto delle forze Le forze tendono a modificare il moto dei corpi

3 LE FORZE Le forze sono grandezze vettoriali Le forze sono grandezze vettoriali, descritte matematicamente da vettori La coda della freccia che rappresenta graficamente il vettore forza va collocata nel punto di applicazione di quest ultima

4 LE FORZE La misura delle forze Per misurare le forze si sfruttano i loro effetti, in particolare le deformazioni che causano sugli oggetti Un possibile strumento di misura è il dinamometro a molla La taratura dello strumento avviene mediante l applicazione di masse campione

5 LE FORZE La misura delle forze Unità di misura della forza: il newton Un newton (N) è la forza che produce un allungamento della molla di un dinamometro uguale a quello prodotto da una massa appesa di (1/9,81) kg

6 LE FORZE Risultante di più forze Forza totale o risultante, La forza totale o risultante di due o più forze che agiscono su un oggetto è il vettore, somma vettoriale delle singole forze Poiché le forze si sommano vettorialmente, è possibile che su un corpo agiscano forze singolarmente non nulle, ma la cui risultante è nulla. In tal caso le forze non producono alcun effetto complessivo: si dice che il corpo è in equilibrio

7 LA FORZA PESO Peso P di un oggetto Il peso P di un oggetto sulla superficie terrestre è la forza gravitazionale esercitata su di esso dalla Terra Il peso è dunque una forza, la forza peso, e nel SI si misura in newton (N)

8 LA FORZA PESO Relazione tra peso P e massa m Il peso P e la massa m di un oggetto sono direttamente proporzionali, cioè: dove g è una costante di proporzionalità che sulla superficie terrestre vale

9 LA FORZA PESO

10 LA FORZA PESO Differenza tra peso e massa Sottolineiamo la netta distinzione tra peso e massa: Il peso è la forza gravitazionale misurata in newton La massa è una quantità invariante Sulla Luna, dove g vale 1,62 N/kg, il peso di un corpo è circa un sesto del suo peso sulla Terra

11 LA FORZA ELASTICA Per allungare una molla dobbiamo compiere uno sforzo per vincere la forza di richiamo (forza elastica) che tende a riportare la molla alla lunghezza iniziale

12 LA FORZA ELASTICA Legge di Hooke Una molla esercita una forza elastica la cui intensità F è direttamente proporzionale all allungamento o alla compressione x della molla: Il coefficiente di proporzionalità k è la costante elastica della molla, la sua unità di misura è il newton al metro, N/m

13 LA FORZA ELASTICA La legge di Hooke

14 LA FORZA ELASTICA La legge di Hooke La legge di Hooke è particolarmente importante perché può essere usata come modello per descrivere una grande varietà di sistemi fisici Si tratta tuttavia di una legge empirica, valida per compressioni e allungamenti sufficientemente piccoli Si tratta tuttavia di una legge empirica, valida per compressioni e allungamenti sufficientemente piccoli

15 LA FORZA ELASTICA La legge di Hooke La legge di Hooke in forma vettoriale Una molla che subisce uno spostamento dalla posizione di equilibrio esercita una forza elastica data da dove k è la costante elastica della molla. Il segno meno esprime il fatto che la forza elastica è sempre opposta allo spostamento della molla dalla posizione di equilibrio.

16 LE FORZE D ATTRITO Per far scorrere due superfici una sull altra, occorre superare la resistenza dovuta agli urti tra i loro avvallamenti microscopici Questa resistenza è all origine della forza che chiamiamo attrito

17 LE FORZE D ATTRITO Non esiste una legge fisica semplice e universale che descriva l attrito Ci sono, però, alcune utili leggi empiriche che permettono di calcolarne la forza I tipi di attrito più comuni: Attrito radente (quando un corpo scivola su una superficie) Attrito volvente (quando un corpo rotola su una superficie) Attrito viscoso (quando un corpo attraversa un mezzo fluido)

18 LE FORZE D ATTRITO La forza di attrito radente si distingue in: Attrito dinamico (che si oppone allo scorrimento di un corpo su una superficie) Attrito statico (che si oppone al distacco di un corpo da una superficie) dove è la forza premente sulla superficie, cioè la componente perpendicolare della forza che agisce sulla superficie, e µ è il coefficiente di attrito (parametro adimensionale compreso tipicamente tra 0 e 1)

19 LE FORZE D ATTRITO Come di vede dalla tabella, il coefficiente di attrito statico è maggiore del coefficiente di attrito dinamico La forza di attrito ha direzione parallela alla superficie di contatto e verso opposto a quello dello scorrimento

20 LE FORZE D ATTRITO L attrito dinamico L attrito dinamico si manifesta quando un corpo si muove scivolando su una superficie, e agisce in modo da opporsi allo scivolamento del corpo La forza di attrito dinamica non dipende dall area della superficie di contatto né dalla velocità del corpo ma solo dalla forza che agisce perpendicolarmente sulla superficie Legge dell attrito dinamico = coefficiente di attrito dinamico

21 LE FORZE D ATTRITO L attrito dinamico

22 LE FORZE DI ATTRITO

23 LE FORZE DI ATTRITO L attrito statico L attrito statico tende a impedire che un oggetto fermo su una superficie si distacchi da essa, cominciando a scivolare È generalmente maggiore di quello dinamico e non dipende dall area della superficie di contatto L intensità dell attrito statico va da zero a un valore massimo Aggiungendo una forza più elevata, il corpo a corpo comincia a scivolare Forza massima di attrito statico = coefficiente di attrito statico

24 LE FORZE DI ATTRITO Attrito statico