LE FORZE - Zanichelli

1 29 Copyright Zanichelli 2014 Questo file un estensione online dei corsi L e L Zanichelli 20141LE FORZE2. LA MISURA DELLE FORZELa taratura del dinamometroTarare il dinamometro significa costruire una scala graduata, sulla quale leggere i valori delle FORZE . Segniamo 0 N nella posizione in cui si trova l estremit della molla scarica. Dopo aver appeso alla molla una massa di 102 g, segniamo 1 N nella nuova posizione. Appendiamo due masse da 102 g e segniamo 2 N, poi proseguiamo sempre allo stesso N1 N102 g2 N102 g102 gAbbiamo cos ottenuto una scala graduata che ci permette di misurare le LEGGI SPERIMENTALI E MODELLILa legge di Hooke un esempio di legge legge sperimentale stabilisce una relazione tra grandezze basata su TARATIA nche l orologio, il termometro e il tachimetro sono strumenti FORZE330 Copyright Zanichelli 2014 Questo file un estensione online dei corsi L e L Zanichelli 2014 Nel caso della legge di Hooke le grandezze sono la forza elastica e lo spostamento di una molla , e la relazione espressa dalla formula Fkx=.

2 La legge di Hooke: una legge, perch descrive una regolarit di un fenomeno naturale: le molle reagiscono in modo prevedibile quando sono accorciate o allungate; sperimentale, perch verificata da numerosi modelliCi sono tanti tipi di molle con caratteristiche diverse: lunghezza, spessore, materiale di cui sono fatte. Alcune sono colorate, altre sono pi lisce al tatto, ciascuna fa un partico-lare rumore quando lasciata cadere per terra. Di tutte le propriet delle molle la legge di Hooke ne descrive una sola: come varia la forza elastica al variare della lunghezza. Scrivendo la legge di Hooke si trascurano molte delle caratteristiche di una molla so-stituendola con un suo modello, cio una sua descrizione modello una descrizione semplificata di un ambito di fenomeni, che si basa su leggi modello eliocentrico, proposto da Copernico nel 1543, descrive come si muovono i corpi del Sistema Solare: i pianeti ruotano su orbite diverse intorno al Sole.

3 Questo mo-dello fu perfezionato dalle leggi sperimentali di Keplero, una delle quali afferma che le orbite sono modello mette in luce alcune caratteristiche, ma ne trascura altre. ACos il modello eliocentrico descrive come si muovono i pianeti intorno al Sole. BTuttavia, non si occupa di altre carat-teristiche importanti; per esempio, co-me nasce la luce del Seasons, Brand X, Culver City 2001Un altro modello, quello della fusione nucleare, descrive come prodotta la luce all in-terno del Sole, mediante la fusione di nuclei di idrogeno. Quindi, per descrivere un am-bito di fenomeni (per esempio il Sistema Solare) occorrono pi modelli, che forniscono descrizioni semplificate da punti di vista diversi. Un modello consente di fare delle previsioni. Cos la meccanica di Newton, il modello che descrive come si muovono gli oggetti, permette di prevedere con estrema preci-sione quando avvengono le eclissi di Sole.

4 Un buon modello consente anche di progettare dei dispositivi tecnologici. Nel 1969 siamo stati in grado di mandare un astronave sulla Luna anche perch la Mircea Maties/ShutterstockLE FORZE3 STATICA31 Copyright Zanichelli 2014 Questo file un estensione online dei corsi L e L Zanichelli 2014meccanica di Newton descrive in modo accurato il moto dell astronave, della Ter-ra e della Luna. Le regole del gioco della scienzaScopo della fisica costruire modelli di fenomeni naturali. Perch un modello sia con-siderato valido dagli scienziati, indispensabile che sia in accordo con gli esperimenti. Se un ricercatore fa un esperimento che d un risultato diverso da quello previsto, allora il modello non pi valido nell ambito dei fenomeni che intendeva descrivere. Gli scienziati hanno allora il compito di inventare un modello nuovo, che sia in accordo con il nuovo esperimento e con tutti gli altri fatti in precedenza.

5 Tuttavia il vecchio modello non va scartato, perch continua a essere valido in un ambito di fenomeni pi modelli scientifici non sono validi per sempre; sono validi fino a prova a un secolo fa si pensava che la meccanica di Newton descrivesse bene tutti i moti. Nel 1905 Einstein scopr che le sue previsioni erano sbagliate quando i corpi si muovono a velocit vicine a quelle della luce. ALa teoria della relativit il modello che gli scienziati oggi considerano va-lido per descrivere tutti i moti, anche quello degli elettroni che formano l immagine sul televisore. BLa meccanica di Newton resta valida nell ambito delle velocit pi piccole di quelle della luce. il modello che si continua a usare con successo per pro-gettare i viaggi , S. CorvajaLe verit della scienza non sono assolute, ma provvisorie e migliorabili. I modelli scien-tifici devono: basarsi su dati sperimentali, cio su fatti; essere esposti alla falsificazione, cio contenere affermazioni che possano essere contraddette da nuovi queste le regole del gioco della scienza, che ne garantiscono la trasparenza, la soli-dit e la capacit di fare nuove FORZE332 Copyright Zanichelli 2014 Questo file un estensione online dei corsi L e L Zanichelli 2014 ESERCIZI1.

6 LE FORZE CAMBIANO LA VELOCIT DOMANDE SUI CONCETTI1 La forza di un ciclista che pedala in salita una for-za a distanza o di contatto? E la forza che esercita la Terra sul ciclista?2 Se dai una spinta a un automobilina sul pavimento, essa corre per un po , ma poi rallenta fino a fermarsi perch , una volta esaurita la spinta iniziale, nessuna forza agisce su di essa. f corretto?3 Un lampadario si stacca improvvisamente dal sof-fitto. fQuali sono le FORZE applicate prima e durante la caduta? fSono FORZE di contatto o a distanza?4 Fai tre esempi per ognuna delle situazioni seguenti: funa forza fa muovere un oggetto che prima era fermo; funa forza fa fermare un oggetto che prima si muoveva; funa forza fa cambiare direzione a un oggetto in LA MISURA DELLE FORZEDOMANDE SUI CONCETTI6 Per spostare un tavolo da biliardo, Luca e Giovanni applicano ciascuno una forza sullo stesso lato del ta-volo, di uguale intensit e nella stessa direzione.

7 F sufficiente questa descrizione per capire come si muover il tavolo?7 corretto affermare che il dinamometro uno stru-mento per misurare l allungamento di una molla ?8 Che forza applichi al tuo zaino quando lo porti in spalla?ESERCIZI NUMERICI9 Vogliamo migliorare la taratura di un dinamometro inserendo le tacche con i decimi di newton. fChe massa deve avere un oggetto su cui si esercita una forza-peso di intensit di 0,1 N?[1 10 g]3. LA SOMMA DELLE FORZEDOMANDE SUI CONCETTI13 La forza risultante di due FORZE F1 e F2 ha sempre un intensit pari alla somma delle intensit delle due FORZE , purch le due FORZE abbiano la stessa di-rezione. f corretto? Perch ?14 Maria e Paola devono spostare un baule. Maria rie-sce a spingere o tirare con una forza di 40 N parallela al pavimento, Paola con una forza di 45 N parallela al pavimento.

8 F pi conveniente che entrambe spingano, en-trambe tirino o che una spinga e l altra tiri?ESERCIZI NUMERICI23 Due rimorchiatori trainano una chiatta con FORZE di intensit 300 N e 400 N perpendicolari fra loro e ap-plicate allo stesso punto. fQual il valore della forza risultante?[500 N]24 Due amici spingono un automobile in panne con due FORZE parallele e con lo stesso verso, di intensit rispettivamente 250 N e 200 N. fQuanto vale la forza risultante esercitata? fQuanto varrebbe la forza risultante se le direzioni delle FORZE formassero un angolo di 90 ?[450 N; 320 N]4. I VETTORIDOMANDE SUI CONCETTI25 Su un corpo di massa m = 102 g la Terra esercita una forza che ha intensit ,NF100=. fPerch questa frase non corretta?26 Forza e spostamento sono due grandezze vettoriali. fSi possono sommare con il metodo punta-coda?LE FORZE3 STATICA33 Copyright Zanichelli 2014 Questo file un estensione online dei corsi L e L Zanichelli 201427 Qual la differenza tra distanza percorsa e vettore spostamento?

9 Dovendosi spostare da un punto A a un punto B, qual il percorso pi breve?28 Fra le seguenti grandezze, dividi quelle vettoriali da quelle scalari: forza, massa, spostamento, velocit , temperatura, densit , lunghezza, volume, peso, in-tervallo di tempo, carica NUMERICI32 SPORT Lo spostamento del windsurfPer spostarsi controvento il windsurf si muove a zig-zag, in modo da formare sempre un angolo di 45 con la direzione del vento. Percorre un primo tratto di 100 m verso destra, poi un secondo di 200 m verso sinistra, infine uno di 100 m di nuovo verso destra. fQual stato lo spostamento complessivo?[283 m]33 Un cane legato con una catena lunga 6,0 m corre lungo il percorso circolare con raggio maggiore pos-sibile, compiendo una mezza circonferenza. fCalcola la lunghezza percorsa e il modulo del vet-tore spostamento.

10 FCalcola il modulo del vettore spostamento nel ca-so compia due giri completi.[19 m, 12 m; 0 m]5. LE OPERAZIONI CON I VETTORIESERCIZI NUMERICI42 Scomponi il vettore a della figura seguente lungo le due rette r e Gough/Shutterstocksra43 Su un foglio a quadretti disegna il vettore v, orizzontale, di lunghezza 4 quadretti. fTrova i vettori: 2v, v /2, Su un foglio a quadretti disegna i vettori a e b che sono lunghi 6 e 8 quadretti e sono perpendicolari fra loro. fTrova i vettori ab- e ba-. fChe cosa puoi dire di questi vettori?45 La forza F1 agisce nella direzione Nord-Sud, rivolta verso Sud, e ha un modulo 30 N. Una seconda forza F2 descritta dalla formula ,FF2521=-. fQuali sono la direzione e il verso di F2? fQuanto vale il modulo di F2?[75 N]46 Disegna due vettori u e v che formano tra loro un angolo di 120 . fDisegna i vettori wuv1=- e wuv2=+.