Principi Fondamentali della Dinamica: Forze e Leggi di Newton

Resistenza e Forze

La resistenza è l'azione che un corpo esercita su un altro, richiedendo il contatto tra i corpi. Le forze sono vettori e si misurano in newton. Possono produrre un cambiamento nello stato di un oggetto (movimento o riposo) o una modifica fisica su di esso.

Tipologie di Forze

• Forze a Distanza: Due corpi interagiscono senza contatto fisico (es. forze tra magneti, forza di gravità).
• Forze di Contatto: Derivano dal contatto fisico tra due o più superfici.

Forze Specifiche

• Forza Peso (P): La forza esercitata su oggetti vicini alla Terra, sempre diretta verso il suolo. P = mg (massa per accelerazione di gravità).
• Forza Normale: La forza esercitata da una superficie su un corpo appoggiato su di essa.
• Forza di Attrito (F_A): Forza parallela alla superficie che si oppone al movimento tra due corpi in contatto.
• Tensione (T): La forza esercitata da una corda o un filo teso.

Le Leggi di Newton

Prima Legge di Newton (Principio di Inerzia)

In assenza di forze, un corpo a riposo rimane a riposo e un corpo in movimento continua a muoversi in linea retta a velocità costante. L'inerzia è la tendenza naturale dei corpi a mantenere il loro stato di quiete o di moto rettilineo uniforme. La massa è una misura dell'inerzia.

Esempio: Un passeggero in un veicolo che viaggia a 60 km/h. Se il veicolo curva bruscamente, il passeggero tende a continuare in linea retta, spostandosi lateralmente sul sedile.

Seconda Legge di Newton (Legge Fondamentale della Dinamica)

L'accelerazione di un corpo è direttamente proporzionale alla risultante delle forze che agiscono su di esso e ha la stessa direzione e verso della risultante. Un sistema di forze può essere sostituito da una singola forza risultante. L'accelerazione è ottenuta come se il corpo fosse sottoposto solo alla forza risultante. (F = ma)

Esempio: Due persone, A e B, spingono un tavolo. A è più forte di B. A spinge verso est e B verso nord. La risultante delle forze determina la direzione e l'accelerazione del tavolo, che si muoverà verso nord-est, ma con una componente maggiore verso est.

Terza Legge di Newton (Principio di Azione e Reazione)

Quando un corpo A esercita una forza su un corpo B, B reagisce su A con una forza di uguale intensità e direzione, ma verso opposto. Le forze di azione e reazione agiscono su corpi diversi.

Esempio: Un uomo spinge un tavolo. L'uomo esercita una forza F1 sul tavolo, e il tavolo reagisce spingendo l'uomo con una forza F2 di uguale intensità e direzione opposta.

Vettori

È importante distinguere tra grandezze scalari e vettoriali. Un vettore è una quantità con direzione, modulo e verso (es. velocità, forza, spostamento). Le grandezze scalari hanno solo un valore numerico (es. tempo, temperatura, energia).

Elementi di un Vettore

• Modulo o Intensità: Rappresenta il valore numerico della grandezza vettoriale, corrispondente alla lunghezza del vettore.
• Direzione: La linea lungo la quale agisce il vettore, definita dall'angolo rispetto a un riferimento.
• Verso: Indicato dalla punta della freccia del vettore.
• Punto di Applicazione: Il punto in cui il vettore agisce.

Esempio: Rappresentare un vettore F con modulo 10 Kg e direzione di 30°.