I.T.C. e per

GeometriEnrico Mattei

Docente: Loi Annalisaa.sc. 2008-’09

dd

Le forze

Una forza non è una caratteristica dei

corpi ma un’interazione fra i

corpi

Basta pensare ai più comuni fenomeni naturali

Il mare in tempestaIl vento

Noi non vediamo le forze…..

…..ma vediamo i loro effetti

La forza del vento è i grado di far girare sia le pale di un mulino a vento che quelle di

un generatore eolico

forza dell’acqua è in grado di far girare sia la ruota di un

mulino ad acqua che la turbina di una centrale maremotrice

Annapolis Royal Nova Scotia

Canada

Ma che cosa si intende con il termine forza?

Si definisce forza la causa che è in grado sia di originare che di far variare lo stato di quiete o di moto dei corpi. Le forze sono grandezze vettoriali, pertanto caratterizzate da modulo, direzione e verso

Una forza è la causa di:

• DEFORMAZIONE • Se il corpo non è

libero di muoversi, cioè possiede dei vincoli

• EFFETTO STATICO

• MOVIMENTO• se il corpo è libero

di muoversi. (eventualmente anche di deformarsi)

• EFFETTO DINAMICO

Effetto statico

Effetto dinamico

Aereo in fase di decollo

Modalità d’azione delle forze

• Azione per contattoSi

manifesta attraverso il contatto fisico tra i corpi

Modalità d’azione delle forze

• Forza magnetica

• Azione a distanza

Si manifesta senza che vi sia un contatto tra i corpi

Forza elettrica

forza gravitazionale

Le forze sono grandezze vettoriali, Le forze sono grandezze vettoriali, pertanto caratterizzate da modulo, pertanto caratterizzate da modulo,

direzione e versodirezione e verso

Altre grandezze fisiche vettoriali sono:

• velocità •accelerazione

Per definire una forza non è sufficiente un numero (modulo) ma occorre anche

specificare altri parametri:

Grandezze fisiche scalari

Sono caratterizzate cioè solamente dal modulo accompagnato dall’unità

di misura, sono:

• Massa • Temperatura• Volume • Pressione• Lunghezza • Ecc.• Area

Nel sistema SI l'unità di misura della forza è il Newton (N); la forza di 1N è la forza che

applicata ad una massa di 1 Kg, le conferisce l'accelerazione di 1 m/s2

Una forza particolare….….la forza peso

Un’applicazione della 2^ legge della dinamica

Il peso è la forza di gravità con cui un pianeta attrae un

corpo

Ad esempio come un paracadutista in caduta libera viene attratto dalPianeta Terra

Quanto pesa un uomo di massa 70 Kg sul Pianeta Terra?

P mg70Kg 9,8m/s2686 N 70 Kgp

….e su Marte?

P mg70Kg

3,72m/s2260,04 N

26,57 Kgp

….e sulla Luna? P mg

70Kg 1,67m/s2116,9 N

11,93 Kgp

….e su Saturno? P mg

70Kg 9,05 m/s2

633,5 N 64,64 Kgp

….e su Giove?

P mg70Kg 22,88 m/s2

1601,6 N 163,43

Kgp

….e in assenza di gravità? P mg

70Kg 0 m/s20 N 0 Kgp

La massa è al contrario del peso una proprietà

intrinseca e immutabile di un corpo

• La massa è l’insieme di tutte le particelle che compongono un corpo, ma è anche il risultato del seguente rapporto:

• m = P/g PROPRIETA’ DELLA MASSA

• Invarianza• Additività

MASSA E PESO SONO DUE GRANDEZZE

FISICHE DIVERSE CON LE RISPETTIVE UNITA’

DI MISURA

MASSA CHILOGRAMMO KgPESO NEWTON N

……...e diversi strumenti di misura

Bilancia a bracci uguali

dinamometroIl peso del corpo allunga molla tarata in unità di massa o peso, muovendo un indice su scala graduata

PESO MASSA SONO DUE CONCETTI

COMPLETAMENTE DIVERSI

IL DINAMOMETROMisurazione di una forza

sfruttando l’effetto statico

Esiste una legge fisica che collega gli allungamenti di una molla con il valore dei pesi che

producono i rispettivi allungamentiE’ la legge di:

HOOKE

Rappresentazione grafica della legge di HOOKE F = K l

(proporzionalità diretta tra l’allungamento della molla e il peso

attaccato alla molla)

Tutte le grandezze vettoriali, comprese le forze possono essere

rappresentate sul piano da segmenti orientati detti

VETTORI

………..esempi di rappresentazioni di forze

utilizzando i vettori

VETTORE

1 Direzione2 Verso3 Punto di applicazione4 Modulo

Composizione delle forze

Sistema di forze in equilibrio

F1 F2

Se un corpo soggetto ad un sistema di forze uguali per modulo e direzione ma opposte per verso si dice che il sistema di forze si dice che è in equilibrio.

Se il corpo inizialmente era fermo, non cambia il suo stato di quiete.

Forze coincidenti discordi

Si definiscono forze coincidenti discordi, due o più forze che agiscono lungo una

stessa direzione e sono orientate in verso contrario; la risultante è una forza che ha

la stessa direzione delle componenti, il verso delle forze maggiori ed intensità

pari alla somma algebrica delle componenti

La forza FR è la risultante delle forze F1 e F2

FR = F2 - F1

Forze concorrenti ad angolo

Si definiscono concorrenti, le forze che hanno lo stesso punto di applicazione e

direzioni diverse; la risultante è la diagonale del parallelogramma che ha per

lati le forze componenti.

....come si risolve?

Si applica la regola del parallelogramma

Calcolo delle componenti di una forza

Esercizio n. 12 pag. A76Considera un sistema di assi cartesiani x, . Una forza di intensità 40 N è applicata nel punto A (4;6) e forma un angolo di 30 con

l’asse .Calcola le componenti

Iniziamo a disegnare gli assi cartesiani e a riportare la scala

numerica

Tracciamo le coordinate del punto A (4;6)

Tracciamo il vettore che parte da A e descrive un angolo di 30 con l’asse

y

Proiettiamo le due forze componenti la forza iniziale sulle due rette parallele agli assi cartesiani e ci ricaviamo il loro valore

Energia potenziale nel campo di una

sfera carica positivamente