forza - Istituto Leone Dehon

LA FORZA
....SIA CON TE!
CHE COS'E' LA FORZA?
E' UNA GRANDEZZA FISICA VETTORIALE.
L'UNITA' DI MISURA NEL S.I. E' IL "NEWTON" ( N ), DAL
CELEBRE SCIENZIATO INGLESE ISAAC NEWTON , CHE NE
HA STUDIATO LE LEGGI, PUBBLICATE NEI "PRINCIPIA".
SI DICE CHE: UNA FORZA APPLICATA AD UN CORPO
PUO' PROVOCARNE UNA VARIAZIONE DELLO STATO, SIA
ESSO DI QUIETE O DI MOTO.
SCALARE eVETTORIALE
SI DICE SCALARE UNA
GRANDEZZA FISICA
RAPPRESENTATA SOLO DA UN
NUMERO, IL VALORE DELLA
GRANDEZZA, ACCOMPAGNATO
DALL'UNITA' DI MISURA
SI DICE VETTORIALE UNA
GRANDEZZA FISICA
RAPPRESENTATA DA UN
VETTORE , IN CUI OLTRE AL
VALORE DELLA GRANDEZZA
SONO IMPORTANTI DIREZIONE
E VERSO
NE ABBIAMO GIA' PARLATO QUANDO ABBIAMO CONFRONTATO
MASSA (SCALARE) E PESO ( VETTORIALE).
PER INDICARE CHE UNA GRANDEZZA VETTORIALE SI DISEGNA
UNA FRECCIA SOPRA IL SUO SIMBOLO : F
VETTORI
IN MATEMATICA E IN FISICA UN VETTORE E' RAPPRESENTATO
DA UNA FRECCIA.
SI DISTINGUONO 3 CARATTERISTICHE FONDAMENTALI:
INTENSITA' O MODULO : E' IL NUMERO ASSOCIATO AL
VETTORE; LA LUNGHEZZA DELLA FRECCIA E' PROPORZIONALE A
QUESTO VALORE.
DIREZIONE : E' DATA DALLA RETTA A CUI APPARTIENE IL
VETTORE;
VERSO : E' INDICATO DALLA FRECCIA
RISULTANTE DELLE FORZE
SE SU UN CORPO AGISCONO PIU' FORZE, L'EFFETTO SULLO
STATO DEL CORPO SARA' DATO DALL' INSIEME DEGLI EFFETTI
DELLE SINGOLE FORZE.
LA SOMMA (VETTORIALE) DELLE FORZE CHE AGISCONO SU UN
CORPO E' DETTA RISULTANTE DELLE FORZE : R = Ʃ F
LA SOMMA VETTORIALE NON E' LA SEMPLICE SOMMA DEI
VALORI DELLE FORZE: DIPENDE ANCHE DA DIREZIONE E VERSO.
DOBBIAMO QUINDI SAPERE COME SI ESEGUE LA SOMMA DI DUE
VETTORI.
SOMMA DI VETTORI (1)
CONSIDERIAMO DUE FORZE F1 ED F2 APPLICATE AD UNO
STESSO CORPO, AVENTI STESSA DIREZIONE E STESSO VERSO.
+
=
=
LA RISULTANTE E' UNA FORZA CON STESSA DIREZIONE E VERSO,
AVENTE PER MODULO LA SOMMA DEI MODULI.
SOMMA DI VETTORI (2)
CONSIDERIAMO ORA DUE FORZE F1 ED F2 APPLICATE AD UNO
STESSO CORPO, AVENTI STESSA DIREZIONE MA VERSO OPPOSTO.
+
=
=
LA RISULTANTE E' UNA FORZA CON STESSA DIREZIONE, VERSO
UGUALE AL VETTORE MAGGIORE, MODULO UGUALE ALLA
DIFFERENZA DEI MODULI.
OSSERVAZIONE
SITUAZIONE PARTICOLARE DELLA SOMMA PRECEDENTE : DUE
FORZE APPLICATE AD UNO STESSO CORPO, AVENTI STESSA
DIREZIONE, VERSO OPPOSTO E STESSO MODULO.
+
=
= 0
LA RISULTANTE DELLE FORZE E' UN VETTORE NULLO!
VEDREMO TRA POCO CHE QUESTO CASO PARTICOLARE HA UN
SIGNIFICATO FISICO MOLTO IMPORTANTE.
SOMMA DI VETTORI (3)
CONSIDERIAMO INFINE DUE FORZE APPLICATE AD UNO STESSO
CORPO, MA AVENTI DIVERSA DIREZIONE.
+
LA
RISULTANTE
DELLE
=
FORZE
=
E'
LA
DIAGONALE
PARALLELOGRAMMA AVENTE PER LATI LE DUE FORZE.
DEL
STATO DI UN CORPO
SE UN CORPO E' FERMO, OVVERO SE LA SUA VELOCITA' E' ZERO,
SI DICE CHE IL CORPO SI TROVA IN UNO STATO DI QUIETE.
SE UN CORPO E' IN MOVIMENTO, ALLORA SI TROVA IN UNO
STATO DI MOTO. IN PARTICOLARE SI PARLA DI :
MOTO RETTILINEO : SE IL MOTO AVVIENE LUNGO UNA RETTA
MOTO UNIFORME : SE LA VELOCITA' E' COSTANTE
OSSERVAZIONE: PER STABILIRE LO STATO DI UN CORPO E'
IMPORTANTISSIMO SCEGLIERE CHI OSSERVA IL CORPO, OVVERO
IL SISTEMA DI RIFERIMENTO. OSSERVATORI DIVERSI
POTREBBERO DESCRIVERE IL CORPO IN MODO PARZIALMENTE
DIVERSO (ES. : IL PASSEGGERO DI UN TRENO IN VIAGGIO...)
EFFETTI DELLE FORZE
CONSIDERIAMO FINALMENTE COSA ACCADE AD UN CORPO SE
SU DI ESSO SI ESERCITANO DELLE FORZE. DUE SONO I CASI
POSSIBILI:
SE LA RISULTANTE DELLE FORZE E' ZERO, IL CORPO MANTIENE
IL SUO STATO INIZIALE. IN QUESTO CASO SI PARLA DI
EQUILIBRO.
ALTRIMENTI CAMBIA LO STATO DEL CORPO, E PRECISAMENTE
CAMBIA LA SUA VELOCITA': SE E' FERMO PUO' METTERSI IN
MOTO, SE E' IN MOTO LA SUA VELOCITA' PUO' AUMENTARE O
DIMINUIRE. LA FORZA APPLICATA CAUSA UN'ACCELERAZIONE
DEL CORPO (= VARIAZIONE DELLA SUA VELOCITA').
PUNTO MATERIALE
IN TUTTE LE RIFLESSIONI PRECEDENTI
"DIMENTICATO" LA FORMA DEL CORPO
A CUI SI APPLICANO LE FORZE.
SAREBBE TROPPO COMPLICATO STUDIARE
COSA ACCADE AD OGNI PUNTO DEL CORPO!
IN FISICA SI PARLA DI
"APPROSSIMAZIONE DI PUNTO MATERIALE" :
IL CORPO VIENE IDENTIFICATO CON UN
PUNTO DOTATO DELLA MASSA DEL CORPO.
IN GENERE QUESTO PUNTO SI IDENTIFICA CON QUELLO CHE E'
CHIAMATO BARICENTRO DEL CORPO.
MOMENTO DI UNA FORZA (cenno)
IN TUTTE LE CONSIDERAZIONI FATTE, QUINDI, ABBIAMO
CONSIDERATO SOLO FORZE APPLICATE AL BARICENTRO DI UN
CORPO. E SE NON E' COSI'? PENSIAMO AD UNA PORTA, O AD
UNA BILANCIA A DUE BRACCI O AD UNA STADERA....
BISOGNA TENER CONTO ANCHE DELLA DISTANZA TRA IL
BARICENTRO E IL PUNTO IN CUI E' APPLICATA LA FORZA.
L'EFFETTO E' QUELLO DI UNA ROTAZIONE.
MOMENTO DI UNA FORZA (cenno)
CONSIDERIAMO
IL
CASO
SEMPLICE
DI
UN'ASTA,
CON
BARICENTRO B, E DI UNA FORZA F APPLICATA IN A E
PERPENDICOLARE ALL'ASTA.
B
b
A
F
LA DISTANZA "AB" E' CHIAMATA BRACCIO b .
SI DEFINISCE MOMENTO M DELLA FORZA F IL PRODOTTO TRA
LA FORZA E IL BRACCIO:
M=F·b
IL MOMENTO HA VALORE POSITIVO SE DETERMINA UNA
ROTAZIONE ORARIA; ALTRIMENTI E' NEGATIVO.
RISULTANTE DEI MOMENTI
LA RISULTANTE DEI MOMENTI AGENTI SULLA BARRA E' LA
SOMMA DI TUTTI I MOMENTI DELLE FORZE APPLICATE.
COME PER LE FORZE, SI HA CHE:
SE LA RISULTANTE DEI MOMENTI E' ZERO, IL CORPO NON
CAMBIA IL SUO STATO. SI PARLA DI EQUILIBRIO.
ALTRIMENTI IL CORPO CAMBIA IL SUO STATO, PRECISAMENTE
VARIA LA SUA VELOCITA'.