Il moto in fisica (scuola media)

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lezione
Il moto in fisica (scuola media)
Tipo di risorsa Tipo: lezione
Materia di appartenenza Materia: Scienze per la scuola media 2




In fisica il moto è il cambiamento di posizione di un corpo. Il moto è lo spostamento di un corpo nello spazio.


Il sistema di riferimento[modifica]

Per stabilire se un corpo è in moto o in quiete bisogna individuare un sistema di riferimento. Es: Il treno è in moto rispetto alla stazione però è in quiete rispetto ai vagoni. Un corpo può essere sia in moto che in quiete a seconda del sistema di riferimento. Un corpo è in quiete se, rispetto a un certo sistema di riferimento, la sua posizione non cambia nel tempo. Un corpo è in moto se, rispetto a un certo sistema di riferimento, la sua posizione cambia nel tempo ESEMPIO: L'aereo sta decollando-> l’aereo è in stato di moto I passeggeri sono in quiete rispetto all'aereo ma sono in moto rispetto all'aeroporto Gli elementi del moto sono la traiettoria, lo spazio (misurato in Chilometri o in metri) e il tempo (misurato in ore o in minuti).

Corpi in moto e corpi in stato di quiete[modifica]

Un corpo è in quiete se rispetto a un certo sistema d riferimento la sua posizione non cambia nel tempo,è in moto se invece la sua posizione cambia. Ad esempio l'aereo che decolla è in moto mentre i passeggeri seduti all' interno dell'aereo sono in quiete.

Gli elementi del moto[modifica]

Per descrivere un moto occorrono alcuni elementi:la traiettoria,lo spazio e il tempo.

  • La traiettoria:è la linea ottenuta congiungendo tutti i punti toccati dal corpo in moto. Le traiettorie possono avere le forme sia regolari sia irregolari.
  • Lo spazio:è un elemento del moto percorso dal corpo,che si ottiene misurando la lunghezza della traiettoria. L'unità di misura: metro (m) o kilometro (km).
  • Il tempo:tempo impiegato dal corpo a percorrere un certo spazio.Il tempo viene misurato in secondi (s), minuti(min) o ore (h).

Moto: le grandezze in gioco[modifica]

Un corpo è in moto se, rispetto a un certo sistema di riferimento, la sua posizione cambia nel tempo. Le grandezze che caratterizzano il moto sono tre:

  • traiettoria
  • spazio
  • tempo
  • velocità

La traiettoria è la linea ottenuta congiungendo tutti i punti toccati dal corpo in moto. La traiettoria può essere visibile (la scia di un aereo) o invisibile, regolare o irregolare. Se la traiettoria è retta si parla di moto rettilineo, se è curva si parla di moto curvilineo. Lo spazio si ottiene misurando la lunghezza della traiettoria. L'unità di misura dello spazio è il metro (m) o il kilometro (km) Il tempo si misura in secondi, minuti, ore La velocità è il rapporto tra lo spazio percorso e il tempo


FORMULE: V = S/T

S = V X T

T = S/T


ESISTONO TRE TIPI DI MOTO:

  1. -MOTO UNIFORME: quando un corpo percorre spazi uguali in tempi uguali
  2. -MOTO VARIO: quando un corpo si muove su una traiettoria e la sua velocità non si mantiene costante e cambia nel tempo
  3. -MOTO UNIFORMEMENTE ACCELERATO: quando la velocità di un corpo varia in modo regolare, cioè l'accelerazione è costante

Moto rettilineo uniforme[modifica]

Il moto rettilineo uniforme è quel moto che ha velocità costante, senza accelerazioni e frenate. La velocità è quindi data dalla seguente formula: V = S/t dove v=velocità, S=spazio t=tempo.

L’unità di misura della velocità è m/s o Km/ore (metri al secondo o Chilometri all’ora). Se la velocità è costante (k), lo spazio e il tempo sono grandezze direttamente proporzionali. Infatti: S = v x t

Graficamente la relazione può essere quindi rappresentate da una semiretta che parte dall’origine degli assi, scrivendo sull’asse delle x i valori del tempo e sull’asse delle y i valori dello spazio.

Moto vario e moto uniforme[modifica]

Moto uniformemente accelerato[modifica]

Definizione[modifica]

Il moto uniformemente accelerato è un tipo di moto in cui il corpo si muove con accelerazione costante,cioè non cambia.

La velocità di un corpo aumenta ogni secondo in modo costante.

Formula base[modifica]

Per calcolare l' accelerazione per ogni intervallo di tempo si usa la formula: a= v2-v1/t

L'accelerazione di gravità[modifica]

L’accelerazione di gravità è l’accelerazione (vettoriale) a cui sono soggetti tutti i corpi su cui agisce la forza peso.

Definizione[modifica]

L'accelerazione di gravità si indica con la lettera “g” e la sua unità di misura è il metro al secondo quadrato. Sulla superficie terrestre il valore esatto di “g” cambia a seconda del luogo; il valore di “g” si approssima a 9,8 m/s2.

Il simbolo è scritto g minuscolo per distinguerlo dalla costante gravitazionale G.

Variazioni della gravità terrestre[modifica]

L'effettiva accelerazione che la Terra produce su un corpo in caduta varia al variare del luogo in cui questa è misurata. Il valore dell'accelerazione aumenta con la latitudine per due ragioni: • la rotazione della Terra; • lo schiacciamento della Terra ai poli. L’ unione di questi due effetti rende il valore di “g” misurato ai poli circa ½ più grande di quello misurato all'equatore.

La gravità al di sotto della superficie terrestre viene calcolata sottraendo dalla massa totale della Terra la massa della crosta terrestre. La forza di gravità è inversamente proporzionale alla profondità. Al centro della Terra non c’è gravità perché l'intera massa del pianeta attira il corpo in tutte le direzioni attorno a esso.

Valore e formula di g[modifica]

In quanto forza, la gravità è il prodotto della massa, sulla quale la forza peso agisce, e dell’accelerazione.

g = m x a

Dove m = massa e a = accelerazione

Le leggi della dinamica di Newton[modifica]

Newton e la fisica moderna[modifica]

Muore nel 1727 lasciando un bagaglio di conoscenze che vennero utilizzate da vari scienziati per ampliare gli studi sul moto dei corpi celesti. Fin da giovane si distingue per la sua bravura, scoprendo, per esempio, che la luce bianca non è altro che l’insieme dei sette colori dell’iride e inventando il telescopio a rifrazione. Dopo il liceo si mantiene con il suo lavoro all’università di Cambridge, dove a soli 27 anni divenne titolare della cattedra di matematica. Studia le forze della dinamica e formula le leggi di gravitazione universale. Pubblica nel 1687 il libro Principia, nel 1704 il libro Opticks e nel 1711 il libro Analysis.

La prima legge della dinamica[modifica]

La prima legge della dinamica definisce il moto e la quiete di un corpo in assenza di forze: in assenza di forze un corpo mantiene il suo stato di quiete o moto in modo rettilineo uniforme. Questa tendenza è definita anche come "inerzia" e la prima legge è detta quindi "principio di inerzia".

  • Esempio

Se sono in bicicletta e sto pedalando alla velocità costante di 15 km all'ora, in pianura su una strada asfaltata, in assenza di vento (quindi non c'è nessuna forza che mi frena), e smetto di pedalare, prima che la bicicletta si fermi, farò un piccolo tratto di strada.

Attrito L'attrito è una forza contraria al moto. Dalla sua presenza o assenza dipende la velocità del moto. Se c'è una forza maggiore dell'attrito (ad esempio il motore di un'auto), il corpo potrà proseguire nel moto.

  • Esempio

Se due automobili viaggiano alla stessa velocità di 50 km/h, la prima su una strada asfaltata e la seconda su una strada asfaltata ghiacciata, entrambe con la stessa pendenza (cioè pianeggianti), spegnendo il motore di entrambi i mezzi, questi continueranno a viaggiare per un tratto. La prima proseguirà per un tratto di strada inferiore alla seconda, poiché il ghiaccio diminuisce l'attrito rispetto all'asfalto pulito e quindi oppone meno resistenza. Per capire come l'aria esercita attrito sui corpi, guardate questo video Filmato audio valeria framondino, Attrito dell'aria sui corpi, su YouTube.


Seconda legge della dinamica[modifica]

Seconda legge della dinamica 1
Seconda legge della dinamica 2
Seconda legge della dinamica 3

Il secondo principio della dinamica dice che ogni forza applicata ad un corpo provoca un’accelerazione nello stesso verso e nella stessa direzione della forza. Forza e accelerazione sono  grandezze direttamente proporzionali, come forza e massa. F= m x a dove     F = forza (N)             m = massa (kgm)             a = accelerazione (m/s2)

L’unità di misura della forza nel sistema internazionale è il newton (N) e si ricava dalla formula:

1N = 1kg x  m/s2 Forza e accelerazione sono grandezze vettoriali, quindi si rappresentano con il simbolo del vettore sopra le loro lettere.

Essendo F e a grandezze direttamente proporzionali, posso affermare che:

  • se si mantiene  costante la forza e la massa aumenta, l’accelerazione diminuisce in proporzione alla massa.
  • se si mantiene costante  la  massa  e si aumenta la forza l’accelerazione, aumenta in proporzione anche la forza.
  • se si mantiene costante  l’accelerazione  e si aumenta la massa la forza deve aumentare in proporzione.

Terza legge della dinamica[modifica]

Anche detta principio azione-reazione, si verifica quando un corpo è soggetto a due forze. Queste sono forze contrarie tra loro, i vettori di esse hanno direzioni opposte e uguali versi.

Enunciato[modifica]

Da questo si può quindi dedurre che: per ogni forza (A) che si applica ad un corpo qualsiasi se ne crea subito un’altra (B) di forza uguale ma con un verso opposto alla prima, oppure, ad ogni azione (A) c'è sempre una reazione (B) che ne contrasta la forza.

Esempio[modifica]

Facciamo due diversi esempi.

  1. Quando siamo seduti su una sedia, di fronte ad un muro e ci spingiamo con le mani andiamo indietro, questo avviene perché la forza che noi applichiamo alla parete, la parete (indirettamente) la applica a noi, quindi entrambi i corpi subiscono una forza x uguale, solo in verso opposto, di conseguenza il muro non subisce spostamenti dato che è più pesante rispetto a noi.
  2. Anche nello spazio questa legge vale:ogni corpo celeste è attirato (e nello stesso momento) attira un altro corpo celeste. Indipendentemente dalla loro massa i pianeti sono oggetto della forza di gravità di tutti gli altri.

La Terra è costantemente attirata sia dal Sole (principalmente perché ha la massa maggiore) sia dalla Luna. Al contrario il Sole e la Luna sono attirati dalla Terra. Si può capire che ogni corpo che possiede un massa (anche minima) attira ed è attratto da un altro corpo. In casi dove la massa di questo oggetto è poca il suo spostamento sarà infinitesimale.

Bibliografia[modifica]

  • Esplorare le Scienze, B.Negrino – D.Rondano, il capitello, 2006