Embed Size (px)
Citation preview
Le Forze
La Forza
Quando sei al banco, una forza chiamata gravità ti mantiene seduto sulla sedia.
Le gocce d’acqua sono tenute insieme da una forza detta tensione
superficiale.
La Forza
L’attrito è una forza che fa fermare la tua bicicletta quando tiri i freni.
La Forza
Tu eserciti una forza quando dai
un calcio al pallone.
La Forza
Esistono tanti tipi di forze, ma sono tutte azioni che provocano l’accelerazione, il rallentamento, il cambio di forma o il cambio di direzione di moto di un oggetto.
La Forza
Che cos’è la forza?
Si chiama forza qualunque azione che sia capace di cambiare il movimento di un oggetto. Ad esempio, se una palla sta ferma e tu le dai un calcio, prende a rotolare: ha subito un’accelerazione. Con il tuo calcio, allora, hai agito con una forza sulla palla.
Anche se dai un calcio contro il muro applichi una
forza. Il muro non si muove perché oppone troppa
resistenza, ma magari si deforma (si scheggia
l’intonaco), o si deforma la tua scarpa (speriamo non il
tuo piede!): la deformazione è l’altro possibile effetto delle
forze, oltre al movimento.
Che cos’è la forza?
Un oggetto in quiete rimarrà in quiete ed un
oggetto in moto rimarrà nello stato di moto con
velocità costante, a meno che non subisca
l’azione di una forza esterna.
La forza e l’inerzia
Prima legge della dinamica
La tendenza dei corpi a mantenere lo stato di moto è chiamata inerzia. Sei seduto in auto e all’improvviso la macchina frena; sai dire qual è il movimento del tuo corpo al momento della frenata? Ecco perché devi sempre indossare la cintura di sicurezza!
La forza e l’inerzia
Se su un oggetto agiscono più forze, si deve valutare qual è l’effetto totale, cioè la forza
risultante.
Forze ed equilibrio
Pensa a una gara di tiro alla fune. I giocatori tirano da entrambi i lati della corda. Quindi alla corda sono applicate due forze, una da una parte e una dall’altra.
Forze ed equilibrio
Se le due squadre tirano esattamente con la stessa forza, la corda rimane immobile; se invece una squadra tira più forte dell’altra, la corda si
muove dalla parte dei più forti. Nel primo caso, è come se sulla corda non fossero applicate forze,
perché la forza risultante è nulla.
Forze ed equilibrio
Si è detto che se tiri un calcio a una palla ferma, questa si muove e compie un balzo in avanti. Se tiri un calcio più forte, la palla accelera di più e fa un balzo più lungo. Quindi, più la forza è intensa, maggiore è l’accelerazione dell’oggetto.
Forza ed accelerazione
Sembra banale, ma è una legge fisica molto importante, scoperta nientemeno che dal grande scienziato Isaac Newton! Si chiama seconda legge della dinamica.
F = m•a
Forze ed equilibrio
Quando eserciti una forza, un’altra forza agisce esattamente nella direzione opposta. Ad esempio, quando stai in piedi, la forza che con il tuo peso eserciti sul pavimento è uguale alla forza che il pavimento esercita su di te dal basso verso l’alto.
Forza e forza contraria
Dato che ci sono due forze della stessa grandezza che agiscono in versi opposti, non ti muovi, e stai fermo sul pavimento. Puoi capire meglio questo concetto pensando alle forze che agiscono su un razzo che decolla.
Forza e forza contraria
Ciò che muove il razzo verso l’alto è la forza dei motori
che spingono i gas di scarico verso il basso, sollevando per
reazione il razzo. Perché il razzo decolli, la forza che lo spinge deve essere maggiore
della forza che lo tiene a terra.
Forza e forza contraria
Anche questa è una legge importante della fisica: si chiama legge di azione e reazione
ed è la terza legge della dinamica, conosciuta anche come principio di azione e
reazione.
"Per ogni azione esiste una reazione uguale e contraria"
Forza e forza contraria
In modo più esplicito:
Se il corpo 1 esercita una forza F sul corpo 2, allora il corpo 2 eserciterà sul corpo1 una forza di uguale grandezza e
di verso opposto.
Forza e forza contraria
Le forze si misurano con una unità di misura chiamata newton (N). La grandezza di una forza dipende da due cose: la massa e l’accelerazione di un oggetto. Maggiori sono la massa e l’accelerazione, maggiore è la forza.
Come si misura la forza
Lo strumento adatto a misurare una forza è il dinamometro, costituito da una molla fissata ad un estremo e libera di allungarsi all’estremo opposto.
Come si misura la forza
Vogliamo ora misurare la forza necessaria per spostare una macchinina: attacchiamo al
modellino un dinamometro e tiriamo…
Come si misura la forza
Ripetiamo l’esperimento: tiriamo con la stessa forza ma dalla parte opposta.
Come si misura la forza
Le due forze non possono essere considerate uguali, poiché producono due diversi effetti.
Quando si descrive e si vuol misurare una forza occorre quindi precisare:
•Intensità
•Direzione
•Verso intensità
direzione
punto di applicazione
Come si misura la forza
La forza di gravità è la forza di attrazione con cui qualunque oggetto è attirato e attira tutti gli altri per il solo fatto di avere una massa, cioè di essere fatto di una certa quantità di materia.
La forza di gravità
La forza di gravità è stata capita per la prima volta nel 1684 da Isaac Newton.
È grazie alla forza di gravità che sulla Terra non si vola, ma si cammina attaccati al suolo. È grazie ad essa che le cose, se non stanno appoggiate su un piano o appese a un gancio, cadono a terra.
La forza di gravità
Ma è anche ciò da cui dipende che la Terra non
sia libera nell’universo, ma sia attirata dal Sole, e gli
giri intorno senza sosta, come tutti gli altri pianeti
del sistema solare. La forza di gravità è ciò che
dà forma all’universo!
La forza di gravità
Da cosa dipende la forza di gravità?
La forza di attrazione gravitazionale che ci tiene tutti attaccati ben saldi alla Terra viene dall’enorme massa della Terra.
È la massa che crea intorno a sé l’attrazione gravitazionale, e tutti gli oggetti, per il solo fatto di avere una massa, generano una seppur piccola attrazione gravitazionale.
Da cosa dipende la forza di gravità?
Quindi non solo la Terra ci attira verso di sé, ma qualunque oggetto attira tutti gli altri verso di
sé. Ciò che fa la differenza, però, è la quantità di massa.
Da cosa dipende la forza di gravità?
Oltre che dalla massa, la forza di gravità dipende dalla distanza. Minore è la distanza tra due oggetti che si attraggono, maggiore è la forza di attrazione che li attrae.
Quindi, la Terra attira la Luna molto più intensamente di quanto non attiri, ad esempio, il pianeta Marte, che è molto più lontano.
Da cosa dipende la forza di gravità?
La massa e il peso
Massa e peso sono due cose ben diverse:
La massa è la quantità di materia di un oggetto e rimane sempre la stessa, dovunque si trovi l’oggetto.
Il peso, invece è una forza, la forza con cui la massa viene attirata dalla Terra.
Il peso cambia, quindi, a seconda di dove l’oggetto si trova rispetto al centro della Terra. Via via che la distanza cresce, il peso diminuisce. Quindi, al mare pesiamo di più che in montagna, perché la vetta di una montagna è più lontana del mare dal centro della Terra, dove l’attrazione gravitazionale è più forte.
La massa e il peso
Se poi ti trovassi sulla Luna, il tuo peso sarebbe ancora minore. La forza di attrazione gravitazionale della Luna, infatti, è minore di quella della Terra, perché la sua massa è minore.
La massa e il peso
Quando osserviamo un corpo fermo (o come si dice "in quiete") tendiamo a pensare che su di esso non agisca alcuna forza.
L’equilibrio dei corpi
Ciò non è possibile, perché su un corpo agisce sempre la forza di gravità e dunque la mancanza di moto è dovuta all'esistenza di un'altra forza
che la contrasta.
Pertanto, si può dunque affermare che un corpo in quiete è in equilibrio.
L’equilibrio dei corpi
La forza in grado di equilibrare la forza di gravità su un corpo (o peso) deve avere la stessa direzione (verticale), la stessa intensità ma verso opposto. Ma dove deve essere applicata?
L’equilibrio dei corpi
Immaginiamo ogni corpo costituito da un gran numero di particelle (molecole), ognuna delle quali ha una certa massa ed è attratta dalla Terra con una forza pari al suo peso. La risultante di tutte queste forze parallele e con lo stesso verso è una forza diretta verso il basso e con intensità uguale al peso totale del corpo.
L’equilibrio dei corpi
Tale forza peso è applicata in un punto, detto baricentro, che varia da corpo a corpo.
Si dice baricentro il punto di applicazione della forza peso.
L’equilibrio dei corpi
Perché la Torre di Pisa non cade?
Perché la verticale passante per il baricentro G cade all’interno della sua base.
Equilibrio dei corpi appoggiati
G
Un corpo appoggiato su un piano è in equilibrio solo se la verticale passante per il baricentro cade all’interno della base di appoggio.
Equilibrio dei corpi appoggiati
Video: Prisma mobile
Un corpo sospeso per un punto può trovarsi in diverse condizioni di equilibrio.
Prendiamo, ad esempio, un quadro appeso ad un chiodo:
Equilibrio dei corpi sospesi
Se il punto fisso si trova sopra il baricentro G ed è esattamente sopra la verticale, il quadro si trova in equilibrio stabile.
Cosa succede se si cerca di spostare il quadro?
Equilibrio dei corpi sospesi
G
Punto fisso
Se il punto fisso coincide col baricentro G, il quadro si trova in un equilibrio indifferente.
Cosa succede se si cerca di spostare il quadro?
Equilibrio dei corpi sospesi
G Punto fisso
Se il punto fisso si trova sotto il baricentro G, sulla sua verticale, il quadro si trova in un equilibrio instabile.
Cosa succede se si cerca di spostare il quadro?
Equilibrio dei corpi sospesi
G
Punto fisso
«Datemi un punto d'appoggio e vi solleverò il mondo».
Le leve
Questa frase è attribui-ta ad Archimede che la pronunciò quando iniziò a costruire macchine capaci di spostare grandi pesi con piccole forze.
Le leve
Ma che cos’è una leva?
Una leva è semplicemente un’asta
che ruota attorno ad un punto chiamato
fulcro. Fulcro
Le leve Ad una leva vengono applicate due forze:
la resistenza e la potenza
Potenza
Resistenza
Le leve La distanza tra la resistenza e il fulcro è detta braccio della resistenza; la distanza tra la potenza e il fulcro è detta braccio della potenza.
F P
bp bR
L’altalena è una leva?
Sai spiegare perché?
Perché secondo te l’altalena dell’immagine non è in equilibrio?
Le leve
Quasi certamente avrai risposto che il bambino in basso pesa più dell’altro.
Le leve
Ma se si volesse comunque raggiungere l’equilibrio, cosa dovrebbe fare il bambino che sta in basso?
Secondo te, la condizione di equilibrio di una leva dipende esclusivamente dalle forze che agiscono su di essa?
Le leve
Le leve
Una leva è in equilibrio quando il prodotto della potenza per il braccio della potenza è uguale al prodotto della resistenza per il braccio
della resistenza
P x bP = R x bR
Le leve
Se la potenza da applicare è minore della resistenza la leva si dice vantaggiosa; viceversa, se la potenza da applicare è maggiore della resistenza la leva si dice svantaggiosa.
Le leve
La leva della figura è vantaggiosa o svantaggiosa? Perché?
Le leve di primo genere
Si chiamano così le leve in cui il fulcro è posto tra la resistenza e la potenza
Le leve di primo genere
Qesto tipo di leva è vantaggiosa o svantaggiosa? Spiega
Le leve di primo genere
Le leve di secondo genere
Si chiamano così le leve in cui la resistenza è posta tra il fulcro e la potenza
Le leve di secondo genere
Una leva di secondo genere è vantaggiosa o svantaggiosa? Spiega
Le leve di secondo genere
Le leve di terzo genere
Si chiamano così le leve in cui la potenza è posta tra il fulcro e la resistenza
Le leve di terzo genere
Una leva di terzo genere è vantaggiosa o svantaggiosa? Spiega
Le leve di terzo genere
fine
