Dotto Formazione a tutto tondo Rapid Training 2018 Corso di Fisica Argomento 4 I principi della dinamica e le forze

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2 Dotto Formazione a tutto tondo Rapid Training 2018 Corso di Fisica Argomento 4 I principi della dinamica e le forze 2

3 La forza La forza è una qualunque causa capace di deformare un corpo o di modificarne lo stato di quiete o di moto. Si misura in newton (N). F 1 F 2 F 3 ԦF TOT = ԦF 1 + ԦF 2 + ԦF 3 = = ԦF 1 + ԦF 2 + ԦF 3 La forza è una grandezza fisica vettoriale. Quando su un corpo agiscono più di una forza, la forza totale, detta risultante, si calcola come somma vettoriale di tutte le forze: N ԦF TOT = ԦF n n=1 3

4 Esercizio 4.1 Tre forze di egual modulo, pari a F = 12 N, agiscono su un corpo come illustrato nella figura sottostante. La loro risultante: A) è una forza nulla B) è una forza di modulo 36 N C) è una forza di modulo 4 N D) è una forza di modulo 5 N E) è una forza di modulo 20 N

5 Il Primo Principio della Dinamica Il Primo Principio della Dinamica o Principio di Inerzia afferma che se su un corpo non agiscono forze, oppure se la risultante ԦF TOT di tutte le forze agenti è nulla, allora il corpo mantiene il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme e viceversa. In simboli: Ԧv = costante ԦF = 0 ԦF TOT = 0 5

6 Esercizio 4.2 Salite in automobile e dopo aver percorso un breve tratto in paese, vi immettete in un lungo rettilineo autostradale, dove grazie all assenza di traffico, riuscite a mantenere una velocità costante. Cosa potete affermare riguardo alle forze che agiscono sul vostro veicolo? A) non agiscono forze B) agiscono delle forze aventi risultante nulla C) agiscono delle forze aventi risultante non nulla D) sono poco intense e quindi non alterano sensibilmente il moto della macchina D) nessuna delle risposte precedenti 6

7 Il Secondo Principio della Dinamica Il Secondo Principio della Dinamica o Legge Fondamentale della Dinamica afferma che la risultante ԦF TOT delle forze che agiscono su un corpo di massa m è uguale al prodotto della massa e dell accelerazione Ԧa impressa al corpo. In simboli: ԦF TOT = m Ԧa oppure Ԧa = Ԧ F TOT m Definizione di newton 1 N = 1 kg 1 m s 2 7

8 Esercizio 4.3 Le dimensioni fisiche della forza sono: A) M T L 1 B) M T L 2 C) M L T 1 D) M L T 2 E) M 1 L T 2 8

9 Esercizio 4.4 Due forze di modulo F 1 = 3 N e F 2 = 4 N, tra loro perpendicolari, agiscono su un corpo di massa m = 0.5 kg. L accelerazione impressa al corpo risulta: A) 4 m/s 2 B) 1 m/s 2 C) 10 m/s 2 D) 25 m/s 2 E) nulla 9

10 Esercizio 4.5 Due forze parallele di modulo F 1 = 20 N e F 2 = 8 N agiscono rispettivamente verso destra e verso sinistra su un corpo di massa m = 4 kg. L accelerazione impressa al corpo risulta: A) 4 m/s 2 verso destra B) 3 m/s 2 verso sinistra C) 3 m/s 2 verso destra D) 5 m/s 2 verso sinistra E) 3 m/s 2 verso sinistra 10

11 Esercizio 4.6 Una forza agisce su un corpo di massa m imprimendogli un accelerazione di 6 m/s 2. Se la stessa forza agisse su un corpo di massa 3m, l accelerazione impressa sarebbe: A) 18 m/s 2 B) 9 m/s 2 C) 3 m/s 2 D) 2 m/s 2 E) dipende dalla massa del corpo 11

12 Il Terzo Principio della Dinamica Il Terzo Principio della Dinamica, noto maggiormente come Principio di azione e reazione, afferma che se un corpo A esercita una forza ԦF AB su un corpo B, allora il corpo B esercita sul corpo A una forza ԦF BA uguale in modulo e direzione ma di verso opposto: ԦF AB = ԦF BA 12

13 Esercizio 4.7 Due ragazzi, di massa uno doppia dell altro, stanno pattinando su di un lago ghiacciato. Il primo ragazzo (quello più massivo) spinge il secondo. Quale delle seguenti affermazioni risulta corretta A) subiscono entrambi la stessa accelerazione B) il primo ragazzo non subisce alcuna accelerazione C) il secondo ragazzo non subisce alcuna accelerazione D) il primo ragazzo subisce un accelerazione doppia rispetto al secondo E) il primo ragazzo subisce un accelerazione che è la metà dell accelerazione subita dal secondo 13

14 La Legge di Gravitazione Universale Due corpi, di massa M e m interagisco tra loro mediante una forza, detta forza di gravità, avente sempre le seguenti caratteristiche: direzione: la retta congiungente i due corpi verso: attrattivo modulo: direttamente proporzionale al al prodotto delle masse e inversamente al quadrato della distanza tra i due corpi M F = GmM r 2 G = (.) ԦF r ԦF m 14

15 Esercizio 4.8 Quali sono le dimensioni fisiche della costante di gravitazione universale G A) L 2 T 2 M 1 B) L 2 T 2 M C) L 3 T 2 M D) L 3 T 2 M E) L 3 T 2 M 1 15

16 Esercizio 4.9 Due corpi massivi, posti ad una distanza d, si attraggono con una forza di modulo F. Se la distanza tra i due corpi viene raddoppiata, allora: A) la forza raddoppia B) la forza si riduce ad un quarto C) la forza si dimezza D) la forza quadruplica E) la forza non cambia 16

17 Esercizio 4.10 Due corpi massivi, posti ad una distanza d, si attraggono con una forza di modulo F. Raddoppiando contemporaneamente la loro distanza e la massa di uno di essi: A) la forza raddoppia B) la forza si riduce ad un quarto C) la forza si dimezza D) la forza quadruplica E) la forza non cambia 17

18 La forza peso In prossimità della superficie terreste la forza di gravità agente su un corpo di massa m prende il nome di forza peso e vale in modulo: g = GM T R T m/s2 F p z m g F p = mg Piano tangente locale g è l accelerazione di gravità terrestre o campo gravitazionale terreste. Il suo valore non dipende da m. C 18

19 Esercizio 4.11 Un corpo il cui peso è 980 N ha massa di: A) 50 kg B) 75 kg C) 100 kg D) 150 kg E) nessuna delle risposte precedenti 19

20 Esercizio 4.12 L accelerazione di gravità in prossimità della superficie lunare è circa 1/6 del valore terrestre. Un corpo di massa m sulla terra ha un peso F p ; Lo stesso corpo sulla luna avrebbe: A) la stessa massa e lo stesso peso B) la stessa massa e peso 6F p C) la stessa massa e peso F p /6 D) massa 6m e lo stesso peso E) massa m/6 e lo stesso peso 20

21 La forza elastica Spostando una molla dalla sua posizione di equilibrio si genera una forza detta 0 x forza di richiamo elastica che tende a riportare la molla nella sua posizione F E di equilibrio, data dalla Legge di Hooke: ԦF E = k Ԧs 0 s x A x F E k : costante elastica della molla A s 0 x

22 Esercizio 4.13 Le dimensioni fisiche della costante elastica di una molla sono: A) M T 2 B) T M 2 C) M T 2 L 2 D) è adimensionale E) nessuna delle risposte precedenti 22

23 Esercizio 4.14 Un corpo di massa m è attaccato ad una molla di costante elastica k che si trova nella sua posizione di equilibrio. Se la lunghezza della molla è variata di un tratto x, l accelerazione a cui è soggetto il corpo vale (in modulo) : A) mk/ x B) mk x C) k x/m D) x/km E) non è possibile rispondere perchè non si sa se la molla è stata allungata o compressa 23

24 L attrito radente statico F max E La forza di attrito statico: consente ad un corpo di rimanere fermo. Quindi.? assume un valore massimo F max oltre il corpo si mette in movimento. F max = μ s F 24

25 L attrito radente dinamico F max F d F d = μ d F Quando il corpo si muove interviene la forza di attrito dinamico, che è: costante contraria allo spostamento proporzionale al modulo della forza premente 25

26 Esercizio 4.15 Un auto percorre una curva circolare di raggio r alla velocità v. Se il coefficiente di attrito tra pneumatici ed asfalto è μ s, allora il raggio minimo di curvatura r che deve mantenere l auto per percorrere la curva senza slittare è: A) vμ s g B) v 2 μ s /g C) v/ μ s g D) v 2 / μ s g E) v 2 μ s g 26

27 Compiti Teoria: Editest, Manuale di Teoria, Capitolo 4 Esercizi: Editest, Manuale di Esercizi, n