In questa lezione vedremo le tre leggi di Newton, il teorema dell’impulso e le reazioni vincolari.
Prima di tutto facciamo un’introduzione sulle forze.
Le forze
Le forze possono agire grazie al contatto (per esempio se spingete un vostro amico c’è un contatto) oppure a distanza (per esempio la forza di gravità che agisce su di noi).
Le forze causano il cambiamento della velocità di un corpo, quindi sono legate alle accelerazioni.
L’unità di misura della forza è il Newton (coincidenze?) e si indica con N.
Per semplificare le cose, considereremo un punto materiale, cioè facciamo finta che l’oggetto che subisce la forza sia un punto dotato di massa.
Newton ha fatto tre leggi bellissime che adesso vediamo.
Prima legge di Newton
Se su un punto materiale agisce una forza nulla, allora il punto mantiene il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme.
Questo significa che quando la forza è nulla il punto può essere o fermo o in moto rettilineo uniforme. Ci sono SOLO queste due possibilità.
Seconda legge di Newton
La seconda legge di Newton dà una formula per calcolare la forza agente su un punto materiale.
Questo significa che la risultante delle forze applicate al punto, cioè la somma di tutte le forze applicate al punto, è legata all’accelerazione del punto.
Per fare un piccolo esempio, consideriamo la forza peso: essa è legata all’accelerazione di gravità g. La forza peso è quindi Fp = mg.
Terza legge di Newton
E’ la famosa legge di azione-reazione.
Se il corpo A agisce sul corpo B con una forza Fab (vettore), allora il corpo B agisce su A con una forza:
Teorema dell’impulso
Definiamo la quantità di moto p (è un vettore) con la seguente formula:
La quantità di moto è misurata in kg · m/s.
Si può notare che, considerando la massa costante, abbiamo:
Da questa formula facciamo un po’ di conti e otteniamo la formula del teorema dell’impulso:
Definiamo l’impulso della forza, misurato in N·s, come segue:
Otteniamo così il teorema dell’impulso:
Se in un intervallo di tempo Δt la forza varia, possiamo trovare la forza media come:
Le reazioni vincolari
Le reazioni vincolari sono le forze che limitano lo spostamento di un corpo.
Per esempio se noi siamo sul pavimento, esso sta sviluppando una reazione vincolare su di noi. Tale reazione è quella che fa in modo che noi non sfondiamo il pavimento.
Quanto valgono le reazioni vincolari?
Guardiamo l’immagine seguente.
Le reazioni vincolari sono tali da equilibrare la risultante delle altre forze applicate al corpo.
La reazione vincolare N, quindi, è tale da equilibrare la forza peso P. Siccome hanno verso opposto scriviamo:
Le reazioni vincolari non hanno un valore fisso, ma si adattano alle altre forze agenti sul corpo. Questo significa che se raddoppia la massa del corpo raddoppierà anche la reazione vincolare (perché, avendo raddoppiato la massa, raddoppia anche la forza peso).
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