Introduzione Forze Legame cinematica-dinamica
La dinamica studia le cause del moto, ossia le forze. Le forze sono il modo con cui i corpi interagiscono tra di loro e sono grandezze vettoriali. Facciamo una prima distinzione tra forze :
Forze con contatto diretto : trascino un oggetto, lancio un oggetto, ..
Forze senza contatto diretto : forze magnetiche, attrazione tra due masse, ..
Come faccio a dire che le forze sono grandezze vettoriali ? Se ho una molla vincolata ad un estremo e applico una forza all’altro estremo, ottengo un allungamento della molla, inoltre forze diverse danno allungamenti diversi. Se in luogo di una semplice molla usiamo un dinamometro otteniamo anche la misura di queste forze.
Se applichiamo due forze F1 e F2 contemporaneamente, la molla, oltre che allungarsi, si sposta secondo la risultante delle forze applicate.
Tutto questo sta’ ad indicare che le forze sono vettori.
Cerchiamo ora un legame tra dinamica e cinematica, tra forze e grandezze cinematiche, in pratica tra causa ed effetto.
Un primo collegamento fu ritenuto esistente tra forza e velocita’ ( diciamo subito che non e’ cosi’ ). Si era visto che trascinando un oggetto con una forza F1 questo acquistava una velocita’ V1, applicando una forza F2 >F1 , l’oggetto acquistava una velocita’ V2 >V1, questo confermava l’esistenza di un legame tra forza e velocita’. Se ora ripetiamo l’esperimento in maniera leggermente diversa vediamo che questo legame viene a cadere. E’ quello che fece Galilei, invece di trascinare l’oggetto, lo lanciamo e lo lasciamo andare da solo, applichiamo la forza solo per un breve istante.
Una volta tolta la forza, l’oggetto rallenta fino a fermarsi. Il corpo, quindi continua a muoversi per un certo tempo anche dopo aver tolto la forza. Allora non e’ la forza a mantenerlo in moto.
Galilei capi’ anche che il corpo tende a fermarsi per la presenza di forze che apparentemente non ci sono, ma l’oggetto poggia su di un tavolo, quindi sono presenti forze di attrito. Sono queste forze che fermano il corpo, infatti se levighiamo la superficie del tavolo notiamo che il corpo rimane in moto piu’ a lungo. E se eliminiamo l’attrito, cosa succede ? Ammesso di poterlo fare, vedremmo il corpo viaggiare a velocita’ costante senza mai fermarsi, dato che non ci sono forze che agiscono su di lui.
In assenza di forze di la velocita’ rimane la V0 iniziale.
In assenza di forze V = cost. Se la velocita’ e’ costante :
Possiamo concludere che in assenza di forze V = cost. e a = 0, allora per avere un’accelerazione debbo avere una forza. Il legame cercato e’ allora tra forza e accelerazione. La forza produce accelerazioni o decelerazioni (se e’ in senso opposto).
In quanto detto abbiamo espresso anche il primo principio della dinamica sul quale torneremo piu’ avanti : in un sistema di riferimento inerziale (in assenza di forze) un corpo permane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme.
Prossima lezione Principi della dinamica