Forze e movimento

Di Micaela Bonito.

Studio delle Forze e del movimento fisico. Approfondimento sul Pendolo

Dinamica

Argomenti trattati:
- Il primo principio della dinamica (o principio d’inerzia) - Il secondo principio della dinamica (o legge fondamentale della dinamica) - Il terzo principio della dinamica (o legge di azione e reazione) - Precisazioni sulla massa - Forze e Movimento - Pendolo - Esercizi di Dinamica



Forze e movimento

La prima forza che si sperimenta, nelle cadute!, è la forza peso. Vivendo sulla Terra siamo chi più chi meno, a seconda della sua massa, sottoposti all’attrazione terrestre, che è una forza pari a

essendo

l’accelerazione di gravità, che ha intensità pari a 9.81 m/s2 ed è diretta verso il centro della Terra.
Moto di un grave in caduta libera. Il moto di un grave in caduta libera è uniformemente accelerato lungo la verticale essendo l’accelerazione pari a

. Se il grave parte da fermo da una quota h e y è la quota a cui si trova il grave al tempo t rispetto al livello del mare, allora:

Moto su un piano inclinato. Abbiamo già osservato nella sezione di statica che il risultante delle forze in direzione normale al piano è nullo. Il moto è invece uniformemente accelerato in direzione tangente al piano poiché in tale direzione agisce la componente tangenziale della forza peso.
Questa si può determinare conoscendo le dimensioni del piano, ovvero la sua inclinazione. Infatti

.



Moto di una molla

Se una molla viene allungata e poi lasciata libera, essa sperimenta una forza di richiamo verso la sua posizione a riposo che è proporzionale all’allungamento,

, e diretta in senso opposto:

.
Se non vi sono attriti la molla oscilla di moto armonico, cioè si contrae e si allunga in modo ripetitivo, periodico nel tempo, essendo il periodo

.



Il pendolo

E’ un sistema costituito da un corpo di massa m, appeso in un punto P a un filo di lunghezza l, fissato a un punto O. Le forze agenti sul sistema sono la forza peso

e la reazione vincolare

.

Poiché il filo non si allunga, la componente

della forza peso parallela al filo è controbilanciata esattamente dalla reazione normale. L’unica forza agente è dunque la componente della forza peso ortogonale al filo

, che si può facilmente determinare notando che le intensità componenti della forza peso e la forza peso stessa formano un triangolo che è simile al triangolo formato da P, O e dalla proiezione H di P sulla verticale.

.
Nel limite di piccole oscillazioni, la distanza d dall’asse verticale coincide con l’arco che unisce il punto P al punto di equilibrio del pendolo, cioè allo spostamento s rispetto alla verticale.
Agendo il risultante delle forze in direzione opposta a s:

, il pendolo si muove di moto armonico con periodo

.