Fisica classica/Dinamica: differenze tra le versioni
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aggiunto il pendolo conico e riferimenti ad esercizi vari |
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L'impulso e la quantità di moto hanno stesse unità di misura nel sistema internazionale <math>N\cdot s</math>.
Esempio dell'azione di una forza impulsiva si trova nell'esercizio di una [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#14._Gru|gru]].
== Azione delle forze ==
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Il coefficiente di attrito statico è compreso normalmente tra 0.04 per il [[w:PTFE|teflon]] su molte superfici e 1 per la gomma su cemento. Anche se bisogna aggiungere che ad esempio le gomme delle macchine di formula 1 il coefficiente di attrito è molto maggiore di 1 e nell'altro estremo interponendo tra due superfici lisci uno strato di gas si riescono ad ottenere coefficienti di attrito statico minori 0.01. Inoltre il coefficiente di attrito statico dipende anche se si è su una superfice asciutta (<math>\mu_s \,\!</math> più grande) o bagnata (<math>\mu_s \,\!</math> più piccola).
Quando si verifica che: <math>| F_{s}|>\mu_s |N|\ </math> , il corpo inizia a muoversi ed entra in gioco un tipo di attrito dinamico.
Due esercizi uno su una [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#1._Cassa|cassa]] che deve essere spostata e l'altro di [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#6._Piattaforma_ruotante|piattaforma ruotante]] possono chiarire meglio quanto detto.
== Forza di attrito dinamico ==
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Dove <math>\hat v \,\!</math> è il versore velocità.
La forza di attrito dinamico ha un valore ben preciso (al contrario dell'attrito statico per cui è fissato un massimo). Nelle macchine per aumentare l'attrito dinamico, che determina la massima velocità ottenibile senza slittare, vengono aggiunti [[w:Alettone_(veicoli)|alettoni]] che aumentano la reazione vincolare.
Due esercizi specifici uno su [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#3._Due_cubi|due cubi]] e l'altro su [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#4._Piastra_con_sopra_un_oggetto|una piastra con sopra un oggetto]] sono esempi di attrito dinamico.
=== Piano inclinato ===
[[File:Free_body.svg|thumb|left|250px|Un piano inclinato: m'''g''' forza peso, '''N''' reazione vincolare, '''f''' forza di attrito statico.]]
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Il piano inclinato permette di far muovere il corpo con una forza di trascinamento che è minore della forza di gravità, quindi il moto si svolge più lentamente ed è più facile il suo studio.
Qui vengono consigliati due esercizi [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#7._Piano_inclinato|semplice piano inclinato]] e [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#12._Piano_inclinato_e_tratto_piano|la combinazione di un piano inclinato e un piano orizzontale]]
== Tensione==
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La direzione di azione per quanto riguarda i corpi è opposta a quella della reazione vincolare. Si osserva in figura che la forza peso della sfera viene bilanciata dalla tensione del filo, ma il filo esercita una forza di tensione eguale ed opposta sulla impalcatura. La figura mostra via via le varie forze che derivano dal principio di azione e reazione.
La tensione determina condizioni di equilibrio statico come per [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#2._Trave_inclinata|una trave inclinata]] di uno esercizio proposto.
==Forze centripete==
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:<math>T=2 \pi \sqrt{\frac{L}{g}}</math>
e non dipende dall'ampiezza. Questa proprietà detta [[w:Isocronismo|isocronismo delle piccole oscillazioni]] fu formulata da [[w:Galileo Galilei|Galileo Galilei]] osservando le oscillazioni della lucerna della [[w:Duomo di Pisa|Cattedrale di Pisa]]. Gli [[w:Orologio_a_pendolo|orologi a pendolo]] basati su tale principio fino a XIX secolo sono stati i più diffusi orologi fissi.
=== Pendolo conico ===
[[File:Conical_pendulum.svg|thumb|left|250px|Pendolo conico.]]
Un altro esempio di moto circolare è quello di un pendolo conico. In questo caso la traiettoria è una circonferenza completa percorsa a velocità angolare costante. Il sistema è mostrato in figura in cui si ha un punto materiale sostenuto da un filo inestensibile di massa trascurabile e di lunghezza L. Le forze agenti sono la forza peso e la tensione del filo.
Il raggio della traiettoria vale: <math>r=L\sin \theta\ </math>.
Nella direzione orizzontale la componente della tensione del filo, detta <math>\omega\ </math> la velocità angolare, vale:
:<math>T\sin \theta=m\omega^2 r=m\omega^2 L\sin \theta\ </math>
da cui:
:<math>T=m\omega^2 L\ </math>
Per quanto riguarda la direzione verticale la forza peso viene bilanciata dalla componente verticale della tensione del filo:
:<math>mg=T\cos \theta=m\omega^2 L\cos \theta\ </math>
da cui:
:<math>\cos \theta=\frac g{\omega^2 L}\ </math>
Ma poichè il coseno non è mai maggiore di 1 vi è un limite inferiore alla velocità angolare cioè:
:<math>\omega^2\ge \frac gL\ </math>
Cioè al di sotto di questo valore della velocità non si può avere il moto di un pendolo conico.
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La [[w:Legge_di_Hooke|legge di Hooke]] è il nome che viene normalmente dato alla forza elastica nel caso dei solidi.
Tre esercizi, uno di [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#13._Molla_di_gomma|statica]], uno su [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#8._Oscillazione_con_elastico|oscillazione con un elastico]] e un altro su[[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#9._Pendolo_conico_elastico|pendolo conico elastico]] che è una combinazione degli ultimi due argomenti.
== Forza di attrito viscoso==
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In questo caso l'effetto rallentante della forza d'attrito è maggiore, come si vede dalla traiettoria in verde della figura.
Nel moto di una [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_e_dinamica_del_punto_materiale#11._Barca_a_vela|barca a vela]] si può ben vedere il significa della forza di attrito viscoso.
[[Fisica_classica/Energia e lavoro| Argomento seguente: Energia e lavoro]]
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