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CORSO DI FISICA - PowerPoint PPT Presentation


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Prof. Francesco Zampieri http://digilander.libero.it/fedrojp/ [email protected] CORSO DI FISICA. CINEMATICA. MECCANICA. Si occupa dei fenomeni connessi al MOVIMENTO dei corpi. CINEMATICA : movimento senza preoccuparsi delle cause. MECCANICA. DINAMICA : causa del movimento = Forza F.

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Presentation Transcript
Prof francesco zampieri http digilander libero it fedrojp fedro@dada it

Prof. Francesco Zampieri

http://digilander.libero.it/fedrojp/

[email protected]

CORSO DI FISICA

CINEMATICA


Meccanica
MECCANICA

  • Si occupa dei fenomeni connessi al MOVIMENTO dei corpi

CINEMATICA: movimento senza preoccuparsi delle cause

MECCANICA

DINAMICA: causa del movimento = Forza F

STATICA: fenomeni di non alterazione del moto (equilibrio)‏


Cinematica
CINEMATICA

 Def. di MOTO e sistemi di riferimento: grandezze fisiche implicate (s,t,v,a)‏

  • Il moto è studiato senza preoccuparsi delle cause

MOTOUNIFORME

Legge oraria:s =s(t)‏

 TIPI “BASE” di moto

MOTO UNIF. ACC


Dinamica
DINAMICA

  • COSA provoca il moto?

  • CAUSA = azione di una FORZA

LA FORZA E’ UN VETTORE (cosa sono i vett.?)‏

COME LA FORZA INFLUENZA IL MOTO

LEGGI DI NEWTON: concetto di inerzia

F peso

F attrito

F elastica

Reazioni vincolari

PRINCIPALI FORZE


Statica
STATICA

  • EQUILIBRIO = “non moto” = conservazione dello stato di moto

Risp. TRASLAZIONE

Come le forze determinano situazione di equilibrio?

Risp. ROTAZIONE


Il moto
IL MOTO

  • DEF: Un corpo C si muove se varia la sua posizione s nel tempo t


DEVO DEFINIRE: posizione s, tempo t

POSIZIONE: mi serve un sistema di riferimento (posizione rispetto a cosa?)‏

TEMPO: devo poterlo definire e misurare


Sistemi di riferimento
SISTEMI DI RIFERIMENTO

o

Es. binari treno

  • 1D, 2D, 3D

1D

S.R.

x

  • ORIGINE O

  • VERSO

  • UNITA’ DI MISURA (m)‏

y

Es. moto palla su un tavolino

2D

x

z

Es., volo di una farfalla

y

3D

x


Moto rettilineo

s

s1

s2

x

0

Moto rettilineo

Particolare moto: la traiettoria è una retta.

Possiamo sempre farla coincidere con l’asse x.

0 = origine del sistema di riferimento

s1= s(t1) = posizione occupata all’istante t1

s2= s(t2) = posizione occupata all’istante t2

s = s2– s1= distanza percorsa

t = t2– t1= tempo impiegato a percorre s


GRAZIE AL SISTEMA DI RIFERIMENTO io posso definire la POSIZIONEs (in metri!)‏

s = dove si trova il corpo (in un certo istante) = DISTANZA dall’origine

O

X

OX = s


Lo spostamento
LO SPOSTAMENTO

  • Si misura in metri (S.I.)‏

0

10m

15m

15-10 = 5 m


Misura del tempo t secondi
MISURA DEL TEMPO t[secondi!]

  • Il moto, come tutti i fenomeni, ha una certa durata temporaleΔt = tf – t0[cronometro]

Di solito t0 =0 s

Devo “fotografare” i due istanti

Δt

t0

tf


MOTO = una variazione di t implica una variazione di s (il corpo si sposta al trascorrere del tempo), ossia Δt implica Δs

LEGAME FRA Δs e Δt (legge oraria = mi consente di prevedere dove il corpo si troverà dopo un certo tempo)‏


VARIAZIONE COSTANTE di s in t (prop.diretta)‏

MOTO UNIFORME

MOTI DI BASE

VARIAZIONE NON COSTANTE di s in t

MOTO VARIO


IL MOTO in generale è combinazione di moti uniformi e vari (varie fasi)‏

Es. auto: parte da ferma, accelera, mantiene costante la velocità, decelera, si ferma


t

1s

2s

3s

4s

s

1m

2m

3m

4m

MOTO UNIFORME

(astrazione, valido solo per brevi istanti)‏

Nel moto uniforme vengono percorsi spazi uguali in tempi uguali

Es. ogni secondo, un metro


Velocita
VELOCITA

  • Nel moto uniforme è costante

    il rapporto fra spazio percorso e tempo

VELOCITA’ MEDIA DEL CORPO (costante)

GRANDEZZA DERIVATA

Nel moto rettilineo!


Misura di v
MISURADI v

Nel S.I.

Si deve fare il rapporto fra l’UDM dello spazio e del tempo


Nelle applicazioni pratiche è più comodo usare il Km/h

Per passare da m/s a Km/h SI MOLTIPLICA per 3,6: es. 5 m/s = 18 Km/h

Per passare da Km/h a m/s SI MOLTIPLICA per 0,277777: es. 100 Km/h = 27,77 m/s


Legge oraria del moto uniforme
LEGGE ORARIAdel moto uniforme

s = s(t)‏

Se

cost

ALLORA:

Di solito t0 =0 s


A cosa serve la legge oraria?

Ci dà la possibilità di sapere (nota v = cost e t) la posizione s del corpo

es. se s = 2t, significa che v = 2 m/s, per cui dopo t =10 sec il corpo si trova a s = 2· 10 = 20 m

es. data s = 0,5t, a che t s=3m? [t = 3/0,5 = 6 s]


Grafici del moto
GRAFICI DEL MOTO

  • Se tx e s y, posso costruire il grafico spazio-tempo (t,s)‏

s = vt+ s0 ricorda y = mx+q

Allora: il m.u. è rappresentato sul piano (t,s) da una RETTA!

s

Ma cosa è graficamente v?

s0

v = pendenza della retta!

t


Sul grafico (t,s) il moto uniforme è rappresentato da una retta la cui pendenza è la velocità!

v = m, coefficiente angolare

v3

v2

s

v1

s0

t

Tre moti uniformi con velocità crescente e stesso s0

v1 < v2 < v3


s

Moto con velocità negativa (il corpo si muove all’indietro!)‏

s0

t

s

Moto con velocità v = 0 (corpo fermo nella posizione s0)‏

s0

t

Se s0 =0, la retta passa per l’origine


s

Moto di un corpo che è partito dall’origine, si è mosso di moto uniforme con v > 0 [tratto 1], si è fermato alla posizione sf per qualche istante [tratto 2], è infine tornato all’origine [tratto 3] con v < 0

2

sf

3

1

t

t1

t2


MOTO VARIO

v≠ cost

Es. auto che parte e si ferma

v deve variare nel tempo! Compare Δv

PARTENZA: v = 0

t varia:

MOTO: v ≠ 0

SOSTA: v = 0


Accelerazione a
ACCELERAZIONE a

  • È la grandezza fisica che indica la variazione della velocità nel tempo

Δv =vf - v0

Sempre nel moto rettilineo!


Misura dell accelerazione
MISURA DELL’ACCELERAZIONE

  • Che UDM ha a? Se nel SI: [s]=m e [t]=s e [v] = m/s

1 m/s2 è l’accelerazione di un corpo che varia la propria velocità di 1m/s in un secondo


Moto uniformemente accelerato m u a

t

1s

2s

3s

v

1m/s

2m/s

3m/s

MOTO UNIFORMEMENTE ACCELERATO (m.u.a.)‏

  • E’ un moto in cui la velocità varia proporzionalmente al tempo

a = cost

Es. ogni secondo, la velocità aumenta di 1 m/s


Legame fra a v t
LEGAME FRA a, v, t

 C’è una importante formula che ci dà la dipendenza di v da t

Legame di proporzionalità diretta fra v e t!


Diagrammi del moto u a
DIAGRAMMI DEL MOTO U.A.

Qui è interessante il legame: t x, v  y  grafico (t,v)‏

v

v =at + v0 ricorda y =mx+q

Qui m = a!

v0

t

Sul piano (t,v) il moto u.a. è rappresentato da una retta!


v

Moto con a > 0

t

Moto con a = 0(UNIFORME, perché allora v = cost!)‏

v

v

Moto con a < 0

t

t


Legge oraria del moto u a
LEGGE ORARIA DEL MOTO U.A.

  • Ma allora come cambia s al variare di t? Una legge oraria è s = s(t)‏

Osservo che:

v

Nel moto uniforme a velocità v = cost, il prodotto vt è lo spazio percorso = area rettangolo sul piano (t,v)‏

vt = s

t


IDEA!!

Allora, sul grafico (t,v) l’area sotto la retta che rappresenta il moto è pari allo spazio percorso!!

v

v

Due moti uniformi

t

t

Estendo il ragionamento anche al caso in cui v non è costante!

Non avrò più un rettangolo!


STAVOLTA CALCOLO AREA DI UN TRAPEZIO!

Area trap. = somma basi per altezza diviso due!

v

v

v0

t

Ma ricordo che:



Lo spazio dipende quadraticamente dal tempo! Cioè se raddoppio t, s diventa 4 volte tanto!

s

Sul piano (t,s) il m.u.a. è rappresentato da un arco di parabola!

t


I MOTI NEL PIANO

y

Ho bisogno di sistemi 2D

(x,y)

X


LO SPOSTAMENTO

Ora il lunghezza del cammino percorso non è più sufficiente per capire DOVE si è spostato il corpo!

C’è bisogno di sapere “VERSO DOVE”


Per sapere compiutamente COSA ha fatto il corpo serve specificare:

  • DA DOVE PARTE

  • VERSO DOVE VA (N-S-E-W)

  • QUANTO PERCORRE

Lo spostamento è una grandezza fisica di tipo diverso!


Una specificare:grandezza fisica descritta da 4 componenti:

  • Valore numerico (modulo)

  • Direzione

  • Verso

  • Punto di applicazione

Si chiama grandezza VETTORIALE


SCALARI specificare: (solo numero): m,t,T,…)

GRANDEZZE

FISICHE

VETTORIALI

(4 componenti): v,a,F,…


I VETTORI specificare:

Sono enti geometrici che rappresentano le grandezze vettoriali = frecce orientate

Retta = dà la direzione

Punta della freccia dà il verso

Lunghezza = proporzionale al modulo

P = punto di appl.


DIREZIONE specificare: VERSO!!

Direzione = retta

Verso = ciascuno dei due orientamenti naturali


I VETTORI NON SI COMPORTANO COME specificare: I NUMERI (con le operazioni)

v1 = 1, v2 = 1

1+1 = 2?

Così (stessa direz. e stesso verso) sì!

Ma così (direzione differente)?


SOMMA VETTORIALE specificare:(cenni)

C

OC < OA + OB

B

Quindi 1+1  2!

A

Se sono perpendicolari uso il Teo. Pit.

O


I MOTI DEL PIANO specificare:

y

Traiettoria 2D

x

Le velocità (istantanee) sono sempre TANGENTI alla traiettoria


La traiettoria comporta specificare:VARIAZIONE DI DIREZIONE NEL MOTO

Δv =

In altre parole: v deve variare, oltre che in modulo, anche in direzione e verso!


ACCELERAZIONE CENTRIPETA specificare:

Direzione di


L’accelerazione è sempre diretta verso il centro specificare:C di curvatura della traiettoria!

CENTRIPETA = diretta verso il centro!

C = centro di curvatura

vè tangente alla traiettoria = velocità TANGENZIALE


MOTO CIRCOLARE specificare:

2D

E’ quello che si svolge su una traiettoria che è una circonferenza (completa o solo un arco)‏

Anti-orario

r

2 VERSI

Origine arbitraria

C

orario


MOTO CIRCOLARE UNIFORME specificare:

E’ quello in cui archi uguali vengono percorsi in tempi uguali

Il corpo ci mette sempre lo stesso Δt per percorrere un giro completo (orbita)‏

T = PERIODO = tempo necessario per percorrere un’orbita completa( si misura in s perché è un tempo)‏

f= FREQUENZA = numero di giri al secondo: si misura in HERTZ (Hz) [1 Hz = 1 giro al secondo]


VELOCITA’ TANGENZIALE nel m.c. unif. specificare:

Sia T il periodo

ha modulo costante

r

C


VELOCITA’ ANGOLARE specificare:

Rapporto tra l’angolo “spazzato”  dal raggio r e il tempo

t0

r

t1

MISURARE SEMPRE  IN RADIANTI


ACCELERAZIONE CENTRIPETA specificare:nel m.c.u.

L’accelerazione nel moto piano è sempre diretta verso il centro della traiettoria (centro della crf.)


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