Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

51 Lezione III

v = costante

a = 0 v = cost

a

t v

t

MOTO RETTILINEO UNIFORME

( x-xo)/t = cost x = xo + v·t x

t

xo

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

52 Lezione III

a = costante

€

a = cost = v - v0

t→ v = vo + a ⋅ t

→ x = xo + vot +12at 2

v

t

a

t

x

t

vo

xo

MOTO RETTILINEO UNIFORMEMENTE ACCELERATO

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

53 Lezione III

SIAMO TUTTI UNIFORMEMENTE ACCELERATI!

Tutti i corpi sulla Terra sono sottoposti ad un’accelerazione costante verso il basso (centro della Terra), che origina dall’attrazione gravitazionale tra masse di cui parleremo in seguito

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

54 Lezione III

h

€

a = gv = g ⋅ t

x − x0 = h =12g ⋅ t 2

Esempio: h = 10 m

Accelerazione di gravità

Vo = 0

CADUTA IN UN GRAVE IN ASSENZA DI ATTRITO

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

55 Lezione III

DINAMICA

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

56 Lezione III

PRINCIPI DELLA DINAMICA

I PRINCIPIO (PRINCIPIO DI INERZIA): un corpo su cui non agiscano forze o la risultante delle forze agenti sia nulla permane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

57 Lezione III

È quella grandezza fisica che, applicata ad un corpo,

a)  ne causa la variazione della condizione di moto, oppure

b)  ne provoca la deformazione. È una grandezza vettoriale !

Esempio: composizione di due forze.

R è chiamata risultante delle forze applicate al corpo.

R

F

F1

F2

FORZA

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

58 Lezione III

È quella grandezza fisica che, applicata ad un corpo,

a)  ne causa la variazione della condizione di moto, oppure

b)  ne provoca la deformazione. È una grandezza vettoriale !

Esempio: composizione di due forze.

R è chiamata risultante delle forze applicate al corpo.

R

F

F1

F2

FORZA

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

59 Lezione III

PRINCIPI DELLA DINAMICA

II PRINCIPIO (LEGGE di NEWTON):

Forza =massa × accelerazione F = m × a

>> Unita’ di misura nel S.I.: [kg x m/s2] = [N] Newton 1 N = 1 kg x 1 m/s2

Un corpo soggetto a una forza o a un insieme di forze a risultante non nulla accellera proporzionalmente alla forza applicata

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

60 Lezione III

FP

FORZA DI GRAVITA’ o FORZA PESO

Forza peso = massa × accelerazione di gravita’

FP = m × g

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

61 Lezione III

DIFFERENZA TRA MASSA E PESO

ATTENZIONE alla differenza tra massa e peso: benche’ nel linguaggio comune si utilizzino entrambi i termini con lo stesso significato (riferendosi alla massa propriamente detta), in Fisica massa e peso sono due grandezze differenti: –  la massa come visto e’ la quantita’ di materia di un corpo e si misura

in kg –  il peso come visto e’ una forza e si misura pertanto in Newton –  il peso di un corpo si ottiene dalla massa del corpo medesimo

moltiplicata per l’accelerazione di gravita’ g

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

62 Lezione III

Esercizio

Si determini il peso di 8 ml di mercurio (densita’ del mercurio: 13.6 x 103 kg/m3) [R. circa 1 N]

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

63 Lezione III

FP

FORZA DI GRAVITA’ o FORZA PESO

Forza peso = massa × accelerazione di gravita’

FP = m × g

Da dove origina la forza di gravita’?

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

64 Lezione III

FP

FORZA DI GRAVITA’ o FORZA PESO

Forza peso = massa × accelerazione di gravita’

FP = m × g

Forza di gravitazione universale

€

Fg =G m1m2

d 2

m1

m2

F d

F

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

65 Lezione III

FP

FORZA DI GRAVITA’ o FORZA PESO

Forza peso = massa × accelerazione di gravita’

FP = m × g

Forza di gravitazione universale

€

Fg =G m1m2

d 2

m1

m2

F d

F

F Terra

m

mT

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

66 Lezione III

FP

FORZA DI GRAVITA’ o FORZA PESO

Forza peso = massa × accelerazione di gravita’

FP = m × g

Forza di gravitazione universale

€

Fg =G m1m2

d 2

m1

m2

F d

F

F Terra

m

mT

€

F = G MT mR T

2

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

67 Lezione III

FP

FORZA DI GRAVITA’ o FORZA PESO

Forza peso = massa × accelerazione di gravita’

FP = m × g

Forza di gravitazione universale

€

Fg =G m1m2

d 2

m1

m2

F d

F

F Terra

m

mT

€

F = G MT mR T

2

g = 9,8 m/s2

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

68 Lezione III

FP

FORZA DI GRAVITA’ o FORZA PESO

Forza peso = massa × accelerazione di gravita’

FP = m × g

Forza di gravitazione universale

€

Fg =G m1m2

d 2

m1

m2

F d

F

F Terra

m

mT

g = 9,8 m/s2

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

69 Lezione III

TANTI TIPI DI FORZE

Forza centripeta Forza di reazione vincolare Forza di attrito Forza elastica Forza elettrica ….

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

70 Lezione III

m

F F s

€

L = F// ⋅ Δs

Δs

F

F//

θ

LAVORO DI UNA FORZA

>> Unita’ di misura nel S.I.: [N x m] = [J] Joule 1J = 1kg × 1m2/1s2

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

71 Lezione III

m

F F s

€

L = F// ⋅ Δs

Δs

F

F//

θ

LAVORO DI UNA FORZA

>> Unita’ di misura nel S.I.: [N x m] = [J] Joule 1J = 1kg × 1m2/1s2

La quantita’ di lavoro ottenibile da una forza dipende dalla direzione relativa della forza e dello spostamento

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

72 Lezione III

m

F F s

€

L = F// ⋅ Δs

Δs

F

F//

θ

F Δs F Δs

L=F·Δs L=0

LAVORO DI UNA FORZA

>> Unita’ di misura nel S.I.: [N x m] = [J] Joule 1J = 1kg × 1m2/1s2

La quantita’ di lavoro ottenibile da una forza dipende dalla direzione relativa della forza e dello spostamento

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

73 Lezione III

m

F F s

€

L = F// ⋅ Δs

Δs

F

F//

θ

F Δs F Δs

L=F·Δs L=0

LAVORO DI UNA FORZA

>> Unita’ di misura nel S.I.: [N x m] = [J] Joule 1J = 1kg × 1m2/1s2

La quantita’ di lavoro ottenibile da una forza dipende dalla direzione relativa della forza e dello spostamento

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

74 Lezione III

•  Rappresenta la capacità che un corpo ha di compiere lavoro.

•  Concetto comune a molti campi della fisica, può presentarsi in molteplici forme: •  energia associata a un corpo in movimento (energia cinetica)

•  energia associata alla posizione di un corpo (energia potenziale)

•  energia di legame molecolare (energia chimica)

•  energia associata alla massa (energia nucleare, E=mc2)

•  energia termica e calore

•  .........

•  Ogni processo naturale coinvolge trasformazioni di energia.

•  In un sistema isolato l’energia totale si conserva sempre (principio di conservazione dell’energia).

ENERGIA

>> Unita’ di misura nel S.I.: [N x m] = [J] Joule 1J = 1N × 1m = 1kg × 1m/s2 × 1m = 1kg × 1m2/1s2

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

75 Lezione III

ENERGIA POTENZIALE GRAVITAZIONALE

Un corpo sollevato ad altezza h possiede la capacita’ di compiere lavoro in virtu’ del proprio peso

Il lavoro di caduta si chiama energia potenziale gravitazionale e non e’ altro che il lavoro della forza peso

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

76 Lezione III

ENERGIA POTENZIALE GRAVITAZIONALE

Un corpo sollevato ad altezza h possiede la capacita’ di compiere lavoro in virtu’ del proprio peso

Il lavoro di caduta si chiama energia potenziale gravitazionale e non e’ altro che il lavoro della forza peso

EP = LFP = F × s = F × h = mgh

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

77 Lezione III

ENERGIA CINETICA

Un corpo che si muove a velocita’ v possiede in virtu’ della sua velocita’ la capacita’ di compiere un lavoro (per esempio se va a sbattere)

m v

EC = ½ mv2

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

78 Lezione III

Esercizo

Si verifichi che l’unita’ di misura dell’energia potenziale e dell’energia cinetica e’ il Joule

Si calcoli l’energia cinetica di un corpo di 27 kg che si muove alla velocita’ di 120 km/h [R. 14 x 103 J]

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

79 Lezione III

La potenza rappresenta il lavoro compiuto da una forza nell’unità di tempo

POTENZA MECCANICA

€

P=LΔt

>> Unita’ di misura nel S.I.: [J/s] = [W] Watt 1 W = 1J/1s

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

80 Lezione III

FENOMENI ELETTRICI

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

81 Lezione III

L'atmosfera è continuamente sede di fenomeni elettrici e magnetici che vanno dal semplice accumulo di cariche elettrostatiche alle scariche dei fulmini durante i temporali

Nelle giornate secche e ventose l'accumulo di cariche elettrostatiche sugli abiti o sugli oggetti può portare alla creazione di differenze di potenziale il cui effetto si sente sotto forma di piccole correnti

L’ipotesi e lo studio delle proprieta’ elettriche e magnetiche della materia si sviluppo’ a partire dall’osservazione di questi fenomeni che non trovavano spiegazione nella fisica allora nota (meccanica classica)

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

82 Lezione III

CARICA ELETTRICA

Tutto ciò che ha a che fare con l’elettricità trae origine da una proprietà della materia chiamata carica elettrica (simbolo q)

In natura esistono due tipi di carica elettrica: positiva e negativa. Sperimentalmente si osserva che cariche uguali si respingono, cariche opposte si attraggono

>> Unita’ di misura nel S.I.: Coulomb [C]

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

83 Lezione III

DOVE SI TROVA LA CARICA ELETTRICA?

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

84 Lezione III

DOVE SI TROVA LA CARICA ELETTRICA?

Elettroni

Nucleo

NEGLI ATOMI

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

85 Lezione III

DOVE SI TROVA LA CARICA ELETTRICA?

Elettroni

Nucleo

NEGLI ATOMI

DI CHE COSA SIAMO FATTI?

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

86 Lezione III

DOVE SI TROVA LA CARICA ELETTRICA?

Elettroni

Nucleo

NEGLI ATOMI

DI CHE COSA SIAMO FATTI? DI ATOMI

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

87 Lezione III

Nei sistemi biologici la forza elettrica interviene nella trasmissione degli impulsi nervosi, nella contrazione delle fibre muscolari, nei meccanismi di trasferimento cellulare

FENOMENI ELETTRICI ALLA BASE DELLA MATERIA VIVENTE E NON

Forze elettriche tengono legati gli elettroni in un atomo e gli atomi in una molecola determinando le proprieta’ chimiche di tutte le sostanze

Elettroni

Nucleo

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

88 Lezione III

L’ATOMO

Nel suo stato normale, un atomo contiene lo stesso numero di protoni e di elettroni, ed è quindi elettricamente neutro

Per esempio un atomo di ossigeno è costituito da un nucleo con 8 protoni e 8 neutroni intorno a cui orbitano 8 elettroni. La carica sua totale è quindi

Q = 8x(1.6 10-19 C) + 8x(-1.6 10-19 C) + 8x0 C = 12.8 10-19 C - 12.8 10-19 C = 0 C

Fi

sica

a A

pplic

ata,

Are

a In

ferm

ieri

stic

a , M

. Rus

pa

89 Lezione III

CARICA ELETTRICA

Tutto ciò che ha a che fare con l’elettricità trae origine da una proprietà della materia chiamata carica elettrica (simbolo q)

In natura esistono due tipi di carica elettrica: positiva e negativa Sperimentalmente si osserva che cariche uguali si respingono, cariche opposte si attraggono

>> Unita’ di misura nel S.I.: Coulomb [C]

La carica elettrica non si crea ne’ si distrugge ma si trasferisce da un corpo all’altro

Corpi carichi: negativamente ⇒ eccesso di elettroni

positivamente ⇒ carenza di elettroni

Corpi neutri: equilibrio tra cariche positive e cariche negative