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Ministero dell’IstruzioneScuola Statale Secondaria di Primo Grado
“Tommaso Fiore” di BariSezione Ospedaliera
Scuola in Ospedale - Didattica a Distanza
Approfondimento di Scienze:
LE FORZE E L’EQUILIBRIO
Docente
Prof.ssa Elena Dilonardo
Ministero dell’Istruzione
Prof.ssa E.Dilonardo
Che cos’è una forza?Una forza è qualunque causa capace di modificare lo stato di quiete o di moto di un corpo o la sua forma.Una forza è tutto ciò che causa una variazione nella velocità di movimento (accelerazione) di un corpo, oppureuna sua deformazione.
Il carrello si mette in moto grazie alla forza di chi lo spinge.La lattina non cade grazie alla forza
della mano che la sostiene.
La canna da pesca è deformata dalla forza del pesce che abbocca.
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Prof.ssa E.Dilonardo
La misura dell’intensità di una forza
Lo strumento che misura una forza è il dinamometro. L’unità di misura della forza è il newton, che si indica con il simbolo N.
Il dinamometro è costituito da una molla fissa a un estremo e libera di allungarsi all’estremo opposto.
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Prof.ssa E.Dilonardo
Le caratteristiche delle forze
Le forze sono descritte da vettori, segmenti orientati che rappresentano le caratteristiche di una forza:
intensità, cioè il suo valore in newton;
direzione, cioè la retta lungo la quale agisce;
verso, il senso in cui agisce;
punto di applicazione, il punto dove agisce.
Per indicare il vettore forza, si mette una freccia sulla lettera che identifica la forza (𝑭).
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Prof.ssa E.Dilonardo
LA FORZA DI GRAVITA’
La forza di gravità è una forza di attrazione e viene esercitata, a distanza,tra ogni corpo esistente. L’intensità della forza di gravità è proporzionalealla massa dei corpi e inversamente proporzionale alla loro distanza.
Grazie alla forza di gravità rimaniamo attaccati alla Terra e gli oggetti, senon sono appoggiati su un piano o appesi, cadono al suolo.
Si chiama peso di un corpo la forza con cui è attratto dalla Terra.
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Prof.ssa E.Dilonardo
L’INERZIA E L’ATTRITO
Il primo principio della dinamica, chiamato anche principio d’inerzia, afferma
che: ogni corpo tende a mantenere il suo stato di moto rettilineo uniforme o di
quiete finché non interviene una forza.
Ogni volta che un corpo si muove a contatto con un altro corpo, subiscel’azione di una forza frenante, detta forza di attrito.
Per diminuire l’attrito si usano due sistemi principali:
sostanze che facilitino lo scivolamento tra le parti a contatto (oli);
rotolamento: quando un corpo rotola sull’altro subisce minore attritorispetto a quando scivola.
L’attrito è diminuito dai pali inseriti sotto la barca.
LA COMPOSIZIONE DELLE FORZE Le forze si compongono dando una forza risultante (𝑹), che è la somma vettoriale di tutte le forze che agiscono su un corpo.
Forze collineari (agiscono lungo una stessa direzione).
● Se le forze sono concordi (stesso verso) la risultante hastessa direzione e stesso verso delle forze componenti e,per intensità, la somma delle loro intensità.
● Se le forze sono discordi (verso contrario) la risultante hastessa direzione, intensità uguale alla differenza delle intensitàe verso della forza di maggiore intensità.
● Se le due forze sono discordi e hanno stessa intensità, larisultante ha intensità zero e il corpo è in quiete. Le forzesono in equilibrio.
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Prof.ssa E.Dilonardo
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Prof.ssa E.Dilonardo
Forze concorrenti (hanno stesso punto di applicazione, ma direzioni diverse).
La risultante ha intensità minore della somma delleintensità delle due forze e diversa direzione; si ottieneapplicando la regola del parallelogramma.
FORZE E MOVIMENTO
Le forze seguono le leggi di Newton:
1ᵃ legge (principio di inerzia)Un corpo mantiene il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme finché non intervengono forze.
2ᵃ legge F = m × aL’accelerazione (a) è direttamente proporzionale alla forza applicata (F) e inversamente proporzionale alla massa spostata (m).
3ᵃ legge (principio di azione e reazione)Ogni volta che su un corpo agisce una forza, questo reagisce con una forza uguale e contraria.
Il “disco” rimane fermofinché non viene colpitodalla mazza da hockey.
A parità di massa spostata, quando la forza raddoppia, l’accelerazione raddoppia.
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Quando l’auto parte, i passeggeri vengono spinti indietro; in caso di brusca frenata, vengono spinti in avanti.
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L’EQUILIBRIO DEI CORPI ED IL BARICENTRO
Un corpo è in quiete quando su di esso non agiscono forze oppurequando agiscono forze che si annullano tra loro.Quando su un corpo agiscono diverse forze ed esso rimane fermo, si diceche il corpo è in equilibrio.
Il baricentro (G), dal greco baros, “peso”, è il centro di gravità di uncorpo: cioè il punto sul quale si può immaginare che sia concentratatutta la massa e applicata tutta la forza di gravità
Fp
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Corpi appoggiati e corpi sospesi
Un corpo appoggiato è in equilibrio fino a quando la verticale condotta dal suobaricentro cade dentro la base di appoggio. La parte della fisica che studial’equilibrio dei corpi è la statica.
L’equilibrio di un corpo è:
•stabile quando, allontanando il corpo dalla posizione di equilibrio, questo tende a ritornarvi;
•instabile quando, allontanandolo dalla posizione di equilibrio, il corpo non vi ritorna;
•indifferente quando, spostandolo, resta sempre in equilibrio.
G
G
G
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Anche per i corpi sospesi si può avere un equilibrio stabile,instabile o indifferente. Un esempio di corpo sospeso è un quadroappeso al muro con un chiodo.
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La leva è una macchina formata da un’asta rigida che è appoggiata su un punto, detto fulcro, e può ruotare intorno a esso. Gli elementi di una leva sono:
•forza resistente o resistenza (R);
•forza motrice o potenza (P);
•braccio della resistenza (bR);
braccio della potenza (bP).
LE LEVE
L’asta rotante è il cacciavite, il fulcro è il punto di appoggio sul barattolo.
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Gli elementi di una leva sono legati tra loro secondo la legge della leva. In una leva in equilibrio vale la formula:
P × bP = R × bR
Quando bP = bR, la leva è indifferente.
Quando bP > bR, la leva è vantaggiosa.
Quando bP < bR, la leva è svantaggiosa.
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LA PRESSIONE
La pressione (p) è una grandezza che dipende dalla forza F e dalla superficie S su cui la forza agisce;si calcola così:
Se una forza agisce su una superficie piccola,la pressione è alta; se agisce su una superficieampia, la pressione è bassa.
Si misura in pascal (Pa).
1 Pa è la pressione esercitata da una forza di 1 N su una superficie di 1 m2.
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La pressione nei fluidi (liquidi e gas)
La pressione esercitata da un fluido si trasmette ugualmente intutte le direzioni e in tutti i punti delle pareti del recipiente che locontiene.
Principio di Pascal: se esercitiamo una pressione in un punto diun liquido, questa pressione si trasmette con la stessa intensitàin tutte le direzioni.
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Spinta di Archimede
In tutti i liquidi la pressione aumenta regolarmente man mano che si scende in profondità.
La pressione dell’acqua aumenta con la profondità di 1 kgf/cm2 ogni 10 m.
I corpi immersi in un liquido o in un gas sono soggetti a due forze:
la forza peso, diretta verso il basso; la spinta di Archimede, diretta verso l’alto.
Archimede scoprì che la forza diretta verso l’alto a cui sono soggetti i corpi immersinei fluidi (spinta di Archimede) è pari al peso del fluido spostato dal corpo(principio di Archimede).
Il peso di un corpo in acqua è minore, perché ècontrastato dalla spinta di Archimede.
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IL GALLEGGIAMENTO
La risultante della forza peso e della spinta di Archimede fa sì che un corpo possa:
affondare: peso del corpo maggiore di quello del fluido;
restare sospeso: peso del corpo uguale a quello del fluido;
galleggiare: peso del corpo minore di quello del fluido.
