Le leggi Newtoniane del moto Le foze sono vettoi I 0 Pincipio o legge d inezia: un copo non soggetto ad alcuna sollecitazione estena mantiene il suo stato di quiete o di moto ettilineo unifome Moto acceleato: agisce una Foza Nel moto cicolae agisce una Foza Definizione sistema ineziale* F v *Se la foza che agisce su un copo è nulla, è possibile tovae sistemi di ifeimento ispetto ai quali quel copo non subisce alcuna acceleazione 1
II 0 Pincipio Un copo soggetto a un sistema di foze la cui isultante sia divesa da zeo è soggetto ad acceleazione F F = ma esiste una popozionalità dietta ta foza isultante applicata ed acceleazione podotta espimibile attaveso la elazione La costante di popozionalità m è una gandezza ifeita al copo detta massa ineziale la massa è stata scelta come gandezza fondamentale nel S.I m si misua in kg (nel SI), g (10-3 kg),. la foza è una gandezza deivata F si misua in N (nel SI), 1N= 1kg m/s 2, 1dyne=10-5 N, 1kg p =9.8N il kg peso (1kgp): la foza con cui la tea attae un copo di massa pai ad 1kg 2
La gandezza fisica Foza Il dinamometo è uno stumento che sfuttando la capacità di defomazione di una molla pemette eseguie una misua statica della foza. Peso di ifeimento Due pesi sono uguali se poducono lo stesso allungamento della molla, un peso doppio tiplo infatti allunga la molla del doppio, tiplo.segnati questi allungamenti si costuisce una scala gaduata con cui misuae una qualsiasi foza incognita 3
Riassumendo: Quiete F is = 0 Moto ettilineo unifome Moto ett. unif. Acceleato Moto paabolico di un poiettile F is = 0 F is = costan te F is, x = 0 F is, y = mg 4
Foza gavitazionale e foza peso Legge di Gavitazione Univesale (Newton) m 1 F = "G m 1 m 2 2 m 2 alla supeficie della Tea G = 6.67 "10 #11 N m 2 kg #2 F = m v g = p M T M F = G T m R 2 p = = g m foza peso p R M T massa della Tea R aggio della Tea Modulo: mg g = 9.8 m s -2 Diezione: veticale Veso:veso il cento della tea 5
III 0 Pincipio Le foze non possono esistee isolate ; quando si manifesta una foza c è sempe il suo patne in qualche posto dell univeso Le foze nascono sempe in coppia Ciascuna foza della coppia è uguale ed opposta all alta foza ed ha la sua stessa linea d azione L azione e la eazione non sono mai applicate allo stesso copo ma agiscono sempe su copi divesi A m A F AB F BA F AB = -F BA m B B F AB L azione e la eazione sono ta loo intescambiabili F pesona F suolo 6
Foze di contatto e foze a distanza Un copo femo su un tavolo imane femo anche se sappiamo essee sempe pesente la foza peso la isultante delle foze agenti è zeo p N E una foza di contatto quella che un muscolo che si contae esecita su un osso + - Sono foze a distanza ad esempio la foza gavitazionale e la foza elettica 7
La bilancia misua il nosto peso? a) Femi sulla bilancia la foza peso W è uguale ed opposta alla foza di eazione esecitata dalla bilancia e la isultante sulla pesona è una foza nulla b) La foza di eazione è dovuta alla pessione dei piedi R sulla bilancia mente il peso è dovuto alla gavità; R =-R è ciò che indica la bilancia c) La pesona piega le ginocchia e le lascia acceleae veso il basso così che la foza di eazione è idotta R<W (la bilancia segnea un valoe più basso) d) Quando si estendono le ginocchia esse pemono i piedi più fotemente sulla bilancia e la foza di eazione R>W (la bilancia segneà un valoe più alto) 8
Foze di contatto: la tensione e l attito R eazione: foza esecitata dal copo sulla fune f c foza esecitata dalla fune sulla massa m mg Copo in tensione T=F 1 =F 2 F 1 F 2 Copo in compessione C=F a =F b F a F b Una fune esecita sul copo una foza di tazione T T T T T T T 9
Foza d attito: foza che una supeficie esecita su un copo a contatto con essa Reazione vincolae alla supeficie Foza d attito alla supeficie L attito è una foza che si oppone sempe al moto F N p F app Il blocco non si muove finché F app non supea un alta foza che si oppone (F ) F app =! F Se F app supea un ceto valoe (µ s N) alloa F non iesce più ad equilibala e il blocco si mette in moto F! µ s N µ s coefficiente di attito statico ( dipende dal tipo di supefici a contatto) Nel caso di un copo in movimento F! µ dn µ d! µ s appesenta il coefficiente di attito dinamico 10
Riassumendo: F max =µ s N pe una data coppia di supefici è popozionale alla foza nomale N Dipende attaveso µ s (o µ d ) dal tipo di supefici ma non dall aea di contatto La foza d attito pe un copo in movimento è minoe dell attito statico µ d < µ s Le elazioni icavate non sono leggi fondamentali della fisica ma leggi empiiche appossimate 11
Da tene pesente: 1. Abbiamo indicato la foza d attito agente sul copo che si tova al di sopa della supeficie di contatto ma anche pe l attito vale il Tezo Pincipio della Dinamica e quindi una foza uguale e contaia a quella finqui` indicata agisce sulla supeficie di contatto 2. La foza d attito è sempe contaia al moto elativo dei due copi a contatto (può essee concode al moto di uno dei due copi in un alto sistema di ifeimento) 3. L attito può tascinae un copo; l adeenza ta le supefici a contatto fena il movimento dei solidi ma d alta pate pemette al solido passivo di essee tascinato dal solido motoe. 4. In un solido che otola il veso delle foze d attito statico non è definito una volta pe tutte ma dipende dalle condizioni di sollecitazione. Ad esempio se un automobile viene messa in moto dal motoe la foza d attito statico sulle uote motici ha veso opposto a quello che avebbe se l automobile in panne, fosse spinta da dieto da una pesona 12
Le foze di attito nei fluidi: foze viscose e genealmente molto piccole ispetto all attito ta supefici solide Quando si cammina le giuntue delle gambe sono ben lubificate dal fluido sinoviale che spemuto attaveso la catilagine iveste le giuntue, questo lubificante tende ad essee assobito quando la giuntua è fema aumentando l attito e facilitando la posizione fissa. 13
Inteazioni fondamentali Tutte le foze sono iconducibili a 4 inteazioni fondamentali Gavitazionali Foti Inteazioni fa caiche elettiche. Attattiva o epulsiva, aggio infinito. Domina inteazioni atomiche/molecolai ecc. Inteazione fa masse. Attattiva, aggio d azione infinito Domina la dinamica celeste. foza peso ecc. Inteazione fa quak. Molto complessa. Coto aggio (<10-15 m) Domina stuttua e inteazioni nucleai, dinamica stellae, pimi istanti dell univeso Elettomagnetiche Deboli Inteazione fa caiche deboli Decadimento beta. Impotante nella dinamica stellae. 14
Esempi Due blocchi da 10N sono collegati con una coda tesa e appoggiano su una supeficie. Il coefficiente di attito statico µ s =0.6. Calcolae: la foza minima Fa necessaia pe muovee il sistema la tensione sulla coda di collegamento nel momento in cui il copo comincia a muovesi B Un blocco da 10N poggia su un piano inclinato (come in figua ) ed è femo. Calcolae: T A Fa le foze di contatto e di attito che agiscono sul blocco il minimo valoe del coefficiente di attito ta il blocco e il piano affinché il blocco stia femo 25 0 15