Corso di fisica Meccanica: Dinamica e Statica

Leggi del Moto di Newton

Prima Legge di Newton (Legge dell'Inerzia)

Spiegazione della Prima Legge di Newton: "Un oggetto in stato di quiete rimarrà in stato di quiete e un oggetto in movimento continuerà a muoversi con velocità costante lungo una retta, a meno che una forza esterna agisca su di esso".

Discussione della nozione di inerzia, cioè la tendenza di un oggetto a opporsi a un cambiamento nel suo stato di moto.

Esempi pratici della Prima Legge di Newton, come un oggetto che scorre su un tavolo fino a quando una forza non lo ferma.

Seconda Legge di Newton (Forza e Accelerazione)
Spiegazione della Seconda Legge di Newton: "La forza (F) applicata a un oggetto è direttamente proporzionale all'accelerazione (a) che essa induce, e inversamente proporzionale alla massa (m) dell'oggetto." Questa legge è spesso formulata come 

F=ma.

Introduzione al newton come unità di misura della forza nel Sistema Internazionale.

Risoluzione di problemi utilizzando la Seconda Legge di Newton per calcolare accelerazioni o forze necessarie.

Terza Legge di Newton (Azione e Reazione)

Spiegazione della Terza Legge di Newton: "Per ogni azione c'è una reazione uguale e opposta."

Discussione delle coppie di forze di azione e reazione, evidenziando che queste forze agiscono su oggetti diversi.

Esempi di applicazione della Terza Legge, come la spinta di un razzo dovuta all'espulsione dei gas dal propulsore.

Forze e Dinamica

Gravità e Peso

Spiegazione della forza di gravità come una forza di attrazione tra due oggetti con massa.

Definizione del peso come la forza di gravità esercitata su un oggetto con massa.

Calcolo del peso utilizzando la formula 

P=mg, dove P è il peso, m è la massa e g è l'accelerazione dovuta alla gravità.

Forza Peso

Discussione del fatto che la forza peso agisce verticalmente verso il centro della Terra.

Esplorazione di come il peso varia in base alla posizione sulla Terra e alla massa dell'oggetto.

Esempi di applicazione della forza peso, come il calcolo del peso di un oggetto su Marte o sulla Luna.

Forza di Attrito

Spiegazione della forza di attrito come una forza che ostacola il movimento di un oggetto quando questo si sposta su una superficie.

Discussione dei tipi di attrito, tra cui attrito statico e attrito cinetico.

Fattori che influenzano l'attrito, come la natura delle superfici e la forza normale.

Calcolo dell'attrito utilizzando la formula 

attrito normale f attrito  =μ⋅F normale, dove f attrito è la forza di attrito, μ è il coefficiente di attrito e F normale  è la forza normale.

Forza Elastica

Definizione delle forze elastiche come forze che agiscono quando un oggetto subisce deformazioni e poi ritorna alla sua forma originale.

Discussione delle leggi di Hooke e dell'applicazione delle forze elastiche in situazioni come molle e gomme elastiche.

Calcolo della forza elastica usando F elastica =k⋅Δx, dove 

F elastica  è la forza elastica, k è la costante elastica della molla e Δx è lo spostamento dalla posizione di equilibrio.

Statica e Equilibrio

Condizioni di Equilibrio:

In fisica, un oggetto si trova in equilibrio quando la risultante delle forze agenti su di esso è nulla e la risultante dei momenti (o coppie di forze rotazionali) è nulla. Ci sono due condizioni di equilibrio:

Equilibrio Statico: Un oggetto è in equilibrio statico quando è fermo e rimane fermo, cioè la sua velocità è zero. In questo caso, la risultante delle forze agenti su di esso è nulla, e la risultante dei momenti rispetto a un punto qualsiasi è zero.

Equilibrio Dinamico: Un oggetto è in equilibrio dinamico quando si muove con velocità costante, cioè la sua accelerazione è zero. In questo caso, la risultante delle forze è nulla, ma potrebbe esserci una risultante dei momenti non nulla.

Leva, Fulcro e Braccio di Leva:

Una leva è una semplice macchina composta da una barra rigida che può ruotare attorno a un punto chiamato fulcro. La leva è utilizzata per trasmettere e amplificare la forza da un punto all'altro. Il fulcro è il punto attorno al quale la leva ruota. Il braccio di leva è la distanza tra il fulcro e il punto in cui viene applicata la forza. Le leve possono essere classificate in tre tipi:

Leva di primo genere: Il fulcro è tra la forza applicata e il carico. Questo tipo di leva può essere utilizzato per ottenere un vantaggio meccanico, riducendo la forza necessaria per sollevare un peso.

Leva di secondo genere: Il carico è tra il fulcro e la forza applicata. In questo caso, la leva amplifica la forza applicata a vantaggio della forza necessaria per sollevare il carico.

Leva di terzo genere: La forza applicata è tra il fulcro e il carico. Questo tipo di leva permette un vantaggio meccanico in termini di velocità e distanza percorsa, ma richiede una forza maggiore rispetto al carico.

Equilibrio dei Corpi Appesi:

Il principio dell'equilibrio dei corpi appesi è legato alle condizioni di equilibrio statico. Quando un oggetto è sospeso verticalmente e in equilibrio, la somma delle forze verticali è zero. Questo significa che la forza peso dell'oggetto (che agisce verso il basso) è bilanciata dalla tensione della corda o dal supporto (che agisce verso l'alto).

Inoltre, il momento o la coppia di forze deve essere zero, il che significa che non ci deve essere un movimento di rotazione. Questo può essere raggiunto posizionando il punto di sospensione direttamente sopra il centro di massa dell'oggetto.

Questi principi sono importanti per garantire che gli oggetti sospesi rimangano stabili e non cadano. Sono ampiamente utilizzati in ingegneria e architettura per progettare strutture di sospensione sicure e stabili, come gru, ponti sospesi e lampadari.