Capitolo 6 Applicazioni delle leggi di Newton Materiale

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Capitolo 6 Applicazioni delle leggi di Newton

Contenuti del capitolo 6 1. Forze di attrito. 2. Corde e molle. 3. Equilibrio rispetto alla traslazione. 4. Oggetti collegati. 5. Moto circolare.

1. Forze di attrito L’attrito è causato dalle irregolarità microscopiche delle superfici:

1. Forze di attrito Attrito dinamico: si manifesta quando due superfici scivolano l’una sull’altra. La forza di attrito dinamico è direttamente proporzionale alla forza normale: fd = d N [1] La costante d è detta coefficiente di attrito dinamico.

1. Forze di attrito

1. Forze di attrito La forza di attrito dinamico è indipendente dalla velocità relativa delle superfici e dall’area di contatto tra le superfici.

1. Forze di attrito L’attrito statico tende a impedire a un oggetto di muoversi quando è sottoposto all’azione di una forza. La forza di attrito statico ha un valore massimo; può assumere un valore qualsiasi compreso tra zero e il valore massimo; il suo valore è quello che rende nulla la forza risultante.

1. Forze di attrito [2] dove [3] La forza di attrito statico è indipendente dall’area di contatto.

2. Corde e molle Se prendete un pezzo di corda e ne tirate gli estremi, la corda si tende. Diciamo che nella corda c’è una tensione.

2. Corde e molle La tensione in una corda reale varia da un estremo all’altro a causa del peso della corda. Nel seguito, salvo indicazione contraria, assumeremo che tutte le funi, le corde e i cavi siano senza massa.

2. Corde e molle Una carrucola ideale cambia semplicemente la direzione della tensione:

2. Corde e molle La legge di Hooke per le molle afferma che la forza aumenta proporzionalmente all’allungamento o alla compressione della molla: [4] La costante k prende il nome di costante elastica.

3. Equilibrio rispetto alla traslazione Un oggetto è in equilibrio rispetto alla traslazione quando la forza risultante che agisce su di esso è uguale a zero: [6] Questa relazione consente di ricavare il valore di forze incognite.

3. Equilibrio rispetto alla traslazione

4. Oggetti collegati Quando si esercita una forza su oggetti collegati, la loro accelerazione è la stessa. Nel caso di due oggetti collegati da un filo, date le loro masse e la forza applicata possiamo ricavare l’accelerazione e la tensione:

4. Oggetti collegati Ogni scatola è trattata come un sistema separato:

5. Moto circolare Se c’è una carrucola conviene scegliere un sistema di coordinate che “segue il moto” della fune:

5. Moto circolare Affinché un oggetto si muova su una circonferenza, su di esso deve agire una forza; se così non fosse, si muoverebbe in linea retta. La forza deve essere diretta verso il centro della circonferenza.

5. Moto circolare Con qualche calcolo otteniamo il modulo dell’accelerazione e quindi la forza necessaria per mantenere un oggetto di massa m su una traiettoria circolare di raggio r. Il modulo della forza è dato dalla relazione seguente: [16]

5. Moto circolare La forza centripeta può essere prodotta dalla tensione in una fune, dalla forza normale, dall’attrito o in altri modi.

5. Moto circolare

5. Moto circolare Un oggetto che si muove su una traiettoria circolare può aumentare o diminure la propria velocità; in tal caso la sua accelerazione ha anche una componente tangenziale:

Riepilogo del capitolo 6 • Le forze di attrito sono dovute alle irregolarità microscopiche delle superfici a contatto. • Attrito dinamico: fd = d. N • Attrito statico: fs, max = s. N • Tensione: la forza trasmessa lungo una corda. • Forza esercitata da una molla ideale:

Riepilogo del capitolo 6 • Un oggetto è in equilibrio rispetto alla traslazione se la forza risultante che agisce su di esso è uguale a zero. • Gli oggetti collegati tra loro hanno la stessa accelerazione. • La forza necessaria per far muovere un oggetto di massa m su una traiettoria circolare di raggio r è data dalla relazione: