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I PRINCIPI I PRINCIPI DELLA DELLA DINAMICADINAMICA
Prof. Antonello TintiProf. Antonello Tinti
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CinematicaStudio del movimento
DinamicaStudio delle cause del movimento
Quali sono i moti da spiegare Quali sono i moti da spiegare ??
Il moto rettilineo uniforme MRU.
Il moto rettilineo uniformemente accelerato MRUA.
Il moto circolare.
Il moto dei proiettili.
Il moto di un pendolo.
Il moto di una molla.
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Che cosa significa spiegare Che cosa significa spiegare da un punto di vista da un punto di vista
scientifico ?scientifico ?
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Ricondurre un fenomeno o una legge all’interno di una teoriateoria, cioè
dimostrare che esso è una conseguenza logica dei principiprincipi di una teoria
accettata come vera
Se le previsioniprevisioni della teoria coincidono con i risultati degli
esperimenti, allora diremo che la teoria spiega gli esperimenti e quindi
i fenomeni studiati.
Il metodo sperimentaleIl metodo sperimentale
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La conoscenza nel medioevoLa conoscenza nel medioevo
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La conoscenza era fondata sulla fede e sull’intuizione, sulla ragione e sulla rivelazioneIl comportamento e le percezioni dell’uomo erano assunti a criteri di interpretazione della realtà. Aristotele
Stagira 384 a.C. – Calcide 322 a.C.
La concezione del La concezione del movimento nel medioevo. movimento nel medioevo.
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Le leggi del movimento non erano limitate al semplice mutamento della posizione di un oggetto, ma comprendevano qualsiasi cambiamento che dipendesse dal tempo. Acquisto o perdita di peso con l’età.
Acquisto o perdita della bellezza con l’età.
Si sapeva che il moto poteva essere uniformemente accelerato o non uniformemente accelerato e si
conoscevano anche delle relazioni matematiche.
Ma non si cercò mai di verificare questi principi applicandoli a fenomeni fisici, quali per esempio la caduta dei gravi.
In cosa consiste In cosa consiste l’impostazione al problema l’impostazione al problema del moto fornita da Galileo del moto fornita da Galileo Galilei ?Galilei ?
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Egli considerò questi principi non più come astrazioni matematiche, ma come LEGGI che governano il mondo dell’esperienza.
Albert Einstein Enrico Fermi e i ragazzi di via Panisperna
Il senso comuneIl senso comune
I corpi cadono perché sono “pesanti”: la loro velocità è direttamente proporzionale alla loro peso.
La velocità di caduta dei corpi dipende dal “mezzo” in cui cadono: la velocità di caduta è inversamente proporzionale alla densità del mezzo; quindi nel vuoto (densità zero) la velocità di caduta è infinita (horror vacui).
Il moto ha bisogno di un “motore” che lo produca e lo conservi durante il movimento.
La quiete è lo “stato naturale” dei corpi: cioè per spiegare perché un corpo si trova in quiete non è necessario addurre alcuna causa; per tale motivo qualunque moto (naturale o violento) risulta innaturale e provvisorio (fa eccezione il moto circolare celeste) che quindi cessa quando termina la “forza” applicata.
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LA FORZALA FORZA
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FORZAFORZA
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Apollo 11 L’uomo sulla Apollo 11 L’uomo sulla LunaLuna
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Il razzo SaturnV alla partenza solleva 3402 tonnellate (come un cacciatorpediniere) erogando una spinta di 35140 kN ( un Airbus A320 eroga invece 120 kN ) per circa 1 minuto e mezzo, portando il razzo ad una quota di 67 km e ad una velocità di 9900 km/h, consumando 10 tonnelate di carburante al secondo
La forza è tutto ciò che può modificare lo stato
di moto o di quiete di un corpo, oppure produrre una deformazione in un
corpo vincolato
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La forza è una La forza è una grandezza fisica grandezza fisica
vettorialevettorialemodulomodulo direzionedirezioneversoverso
Principio di inerzia
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Il primo principio della Il primo principio della dinamicadinamica
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In autobus in piedi al momento della frenata ondeggiamo in avanti e potremo cadere se non fossimo tenuti con la mano agli appositi sostegni.
In automobile quando si frena bruscamente è la cintura di sicurezza che ci impedisce di urtare contro il cruscotto e il parabrezza
Gedankenexperiment Gedankenexperiment (esperimento (esperimento
ideale)ideale)
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Se si trascura l’attrito . . . . . .Se si trascura l’attrito . . . . . .
. . . .la pallina continuerà a muoversi . . . .la pallina continuerà a muoversi all’infinito con decellerazione nulla cioè all’infinito con decellerazione nulla cioè di moto rettilineo uniformedi moto rettilineo uniforme
Un corpo Un corpo perseverapersevera nel suo stato di nel suo stato di quietequiete o di o di
moto rettilineo uniformemoto rettilineo uniforme se la se la risultanterisultante delle delle
forzeforze applicate al corpo è applicate al corpo è nullanulla. .
L’enunciato . . . L’enunciato . . .
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0F
costantev
Ma che cosa è l’INERZIAMa che cosa è l’INERZIA
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L’inerzia è la tendenza dei corpi a
mantenere lo stato di quiete o di
moto rettilineo uniforme; questa
inerzia aumenta o diminuisce
all’aumentare o al diminuire della
massa del corpo.
Una forza applicata ad un corpo determina una variazione della sua velocità
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Il secondo principio della Il secondo principio della dinamicadinamica
ONEACCELERAZIFORZA
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Forza e accelerazione sono direttamente proporzionali
costantea
F
… e l’accelerazione ha la stessa direzione e lo stesso verso della forza
applicata
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F
aa1 a2
F1
F2
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Il rapporto k costante tra forza e accelerazione si chiama MASSA
INERZIALE m del corpo
ma
F
La massa inerziale misura la resistenza offerta dal corpo al variare del suo stato naturale (quiete o moto rettilineo uniforme) ed è
indipendente dallo stato di aggregazione del corpo.
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A parità di forza applicata a un corpo, la massa e l’accelerazione ottenuta sono
sempre INVERSAMENTE proporzionali
m
a
m1 m2
a1
a2
amF
Il secondo principio della Il secondo principio della dinamicadinamica
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La risultante vettoriale F di
tutte le forze applicate a un
corpo è uguale al prodotto
della massa m per la sua
accelerazione a.
amF
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Il fisica classica la massa inerziale coincide con la massa
gravitazionale
Nella fisica relativistica la massa non è più una caratteristica intrinseca della materia ma dipende sia dallo stato di aggregazione della materia e sia dal sistema di riferimento
La forza pesoLa forza peso
Tutti i corpi nel medesimo luogo e in Tutti i corpi nel medesimo luogo e in assenza di attrito dell’aria cadono con assenza di attrito dell’aria cadono con
la stessa accelerazionela stessa accelerazione
281.9s
mg
amF
P
gmP
Principio di azione e Principio di azione e reazionereazione
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Il terzo principio della Il terzo principio della dinamicadinamica
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Due corpi M e m interagiscono fra Due corpi M e m interagiscono fra di loro con due forze Fdi loro con due forze FMM e F e Fmm
aventi la stessa direzione, uguali aventi la stessa direzione, uguali e opposte, agenti e opposte, agenti
simultaneamente. simultaneamente.
ABBA FF