Corso di Fisica AA 2007-2008 Facoltà di Medicina e ......Meccanica Classica La Meccanica Classica...
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Lezione 3 Principi generali della Meccanica Cinematica, Statica e Dinamica WWW.SLIDETUBE.IT
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Lezione 3
Principi generali della Meccanica
Cinematica, Statica e Dinamica
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Premessa
L’Universo in cui viviamo costituisce un sistema
dinamico, cioè un sistema in evoluzione nel tempo
secondo opportune leggi.
Evoluzione significa “movimento”: pertanto le leggi
che regolano il movimento dei corpi sono
fondamentali anche per la nostra comprensione
delle leggi che regolano l’evoluzione dell’Universo!
Ed è per questo che le studiamo ….
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Meccanica Classica
La Meccanica Classica studia il movimento dei
corpi nel limite in cui le velocità in gioco siano
molto inferiori a quella della luce nel vuoto
(300.000 Km/s).
Il moto dei corpi macroscopici di cui abbiamo
esperienza diretta soddisfa in generale le ipotesi
della Meccanica Classica.
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Limiti di validità della Meccanica
Classica
Il moto dei corpi microscopici (molecole ed
atomi) di cui pure abbiamo esperienza
comune NON soddisfa in generale le ipotesi della
Meccanica Classica: in questo caso bisogna
ricorrere ad una nuova Meccanica: quantistica e
relativistica!
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Galilei e Newton
La comprensione delle leggi del moto (nella forma
attuale) risale soltanto al secolo XVII (Galilei e
Newton).
La Meccanica è solitamente divisa in 3 parti:
1) CINEMATICA
2) STATICA
3) DINAMICA
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Cinematica
Si occupa del movimento dei corpi senza
indagarne le cause.
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Statica
Si occupa dell’equilibrio dei corpi.
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Dinamica
Si occupa del movimento dei corpi indagandone le
cause.
(studia le forze e perché gli oggetti si muovono in
un determinato modo)
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Punto materiale
Useremo spesso il concetto di punto materiale:
particella materiale assimilata ad un punto
matematico ideale e pertanto priva di dimensioni
spaziali.
Il punto materiale è effettivamente utile in tante situazioni
reali in cui siamo interessati al solo moto di traslazione (un
punto materiale può essere soggetto solo a moto di
traslazione) e in cui le dimensioni dell’oggetto che si muove
siano trascurabili rispetto a quelle tipiche dell’ambiente in
cui si muove.
si noWWW.SLIDETUBE.IT
Moto relativo e non assoluto
Il concetto di moto è relativo e non assoluto.
Esempio: stando in un treno fermo nel momento in cui dal binario vicino
parte un altro treno non si è in grado di stabilire quale dei due treni è in
moto e quale è fermo (ciascuno è in moto rispetto all'altro) mentre,
rispetto alla stazione, un treno è fermo e l'altro è in movimento.
Il moto di un corpo è -in generale- diverso se esaminato da due diversi
sistemi di riferimento.
Esempio: la valvolina della ruota di una bicicletta descrive una
circonferenza rispetto al ciclista ma una cicloide rispetto ad un
osservatore a terra.
La cicloideWWW.SLIDETUBE.IT
Sistema di riferimento
Per identificare univocamente e in termini
quantitativi la posizione di un corpo nello spazio
è necessario introdurre un sistema di riferimento.
In altri termini, ogni misura di posizione, distanza,
velocità, etc. deve esser fatta rispetto ad un dato
sistema di riferimento.
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Esempio: In un treno che viaggia a 80 Km/h (rispetto ad un osservatore fermo in una
stazione) una persona si muove verso la testa del treno con una velocità (relativa ad
una persona seduta nel treno stesso) di 5 Km/h. Per l’osservatore fermo in stazione la
velocità della persona in moto nel treno è di 85 Km/h!
Esempio
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Riferimento Cartesiano
OrtogonaleVi sono diversi sistemi di riferimento che possono essere utilizzati e la scelta
di uno rispetto ad un altro dipende sempre dal problema che si deve studiare.
Il più noto è il sistema cartesiano ortogonale. In esso la posizione di un punto
viene individuata da 3 coordinate: X,Y,Z.
Riferimento Cartesiano
nel pianoWWW.SLIDETUBE.IT
Altri riferimenti
Per moti che avvengono sulla superficie terrestre
un sistema di coordinate particolarmente utilizzato
è quello dei paralleli e dei meridiani: con esso si
descrive il moto di navi, sommergibili ed aerei.
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Elementi essenziali per la
descrizione di un moto
Traiettoria: è la curva descritta al variare
del tempo da parte del corpo che si muove.
Legge oraria: è la legge con cui la traiettoria
viene percorsa.
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“Ingredienti” fondamentali
Spazio percorso: è la distanza misurata lungo la
traiettoria tra il punto iniziale e quello finale del
moto.
Velocità: descrive la rapidità con cui avviene il
moto; è misurata dal rapporto tra lo spazio
percorso ed il tempo impiegato a percorrerlo.
Accelerazione: descrive la rapidità con cui varia la
velocità; è misurata dal rapporto tra la variazione di
velocità ed il tempo in cui tale variazione è avvenuta.
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Diverse nozioni di
velocità/accelerazione
Velocità media: rapporto tra l’intero spazio
percorso ed il tempo impiegato.
Velocità istantanea: velocità ad un dato
istante, rapporto tra un piccolissimo tratto di
percorso ed il relativo piccolissimo intervallo
di tempo impiegato.
Analoghe definizioni per l’accelerazione.
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Esempio
Esempio
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Moti speciali
Moto uniforme: è un moto che avviene con
accelerazione nulla.
Moto uniformemente accelerato: è un
moto che avviene con accelerazione
costante.
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Moto uniformemente accelerato
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Velocità ed accelerazione sono
grandezze vettoriali
La velocità come vettore è sempre
tangente alla traiettoria.
L’accelerazione in generale ha sia una
componente tangenziale che una normale
(perpendicolare) alla traiettoria, a seconda
dipende del tipo di moto.
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Ripasso
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