La Dinamica
Le cause del moto dei corpi
La cinematica descrive come si muovono i corpi (velocità, accelerazione…).
La dinamica spiega perché si muovono, cioè quali forze agiscono su di loro.
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Statica
Studia l'equilibrio dei corpi: quando le forze si bilanciano e il corpo è fermo.
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Cinematica
Descrive il moto: traiettoria, velocità, accelerazione. Non parla di forze.
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Dinamica
Studia le cause del moto. Si basa su due concetti: massa e forza.
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Energia
Lavoro, energia cinetica e potenziale, conservazione dell'energia.
I fondamenti della Dinamica
Le tre Leggi di Newton
Inerzia · F = ma · Azione e Reazione
Massa e Forza
I due concetti fondamentali della Dinamica
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MASSA (m)
Misura la "resistenza" di un corpo al cambiamento del moto. Un oggetto pesante è più difficile da mettere in moto o da fermare.
Unità SI: kg (chilogrammo)
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FORZA (F)
È la causa del cambiamento di moto. È una grandezza vettoriale: conta l'intensità, la direzione e il verso.
Unità SI: N (newton)
🔄 Calcolatore: Forza Peso
Il peso è la forza con cui la Terra attira un corpo verso il basso: P = m · g, dove g = 9,8 m/s²
686 N
Peso = Forza Peso
Non è lo stesso della massa!
Sulla Luna (g=1,6) peserei 112 N
70
chilogrammi di massa
(uguale ovunque)
686
newton di peso
(dipende dalla gravità)
I Principio — Inerzia
Un corpo mantiene il suo stato di moto se non agisce nessuna forza
I Principio della Dinamica (Newton / Galileo)
"Tutti i corpi sono inerti:
rimangono nel loro stato di quiete o di moto
finché non interviene una forza"
🚗
Frenata brusca
Il corpo dei passeggeri tende ad andare avanti perché era in moto. Le cinture di sicurezza applicano la forza necessaria per fermarlo.
🚀
Nello spazio
Senza attrito e senza gravità, un corpo continua a muoversi per sempre con velocità costante. Nessuna forza → nessun cambiamento.
🎱
Esperimento di Galileo
Una pallina che scende un piano inclinato risale quello opposto. Meno attrito → più distanza percorsa. Su piano liscio: moto perpetuo.
🎿
Perché ci si ferma?
Sulla Terra c'è sempre l'attrito. È lui la forza che ferma i corpi, non la "mancanza di moto". Senza attrito, scivolerei per sempre.
🎬 Animazione — Principio di Inerzia
II Principio — F = ma
La forza produce accelerazione proporzionale alla sua intensità
II Principio della Dinamica
F = m · a
La forza risultante = massa × accelerazione
a ∝ F
Doppia la forza → doppia l'accelerazione.
Con stessa massa
a ∝ 1/m
Doppia la massa → metà accelerazione.
Con stessa forza
🧮 Esplora F = m · a
3.0 m/s²
Accelerazione = F / m
30 N ÷ 10 kg = 3.0 m/s²
Il Newton e la Forza Peso
Applicazioni del II Principio — caduta libera e forza peso
Definizione di newton
1 N = 1 kg · m/s²
La forza per accelerare 1 kg di 1 m/s² ogni secondo
Forza Peso
P = m · g
g = 9,8 m/s² (accelerazione di gravità)
🪂 Caduta Libera Interattiva
In caduta libera (senza attrito dell'aria) ogni oggetto cade con la stessa accelerazione g, indipendentemente dalla massa!
La massa cambia il peso, ma non l'accelerazione in caduta libera!
III Principio — Azione e Reazione
Ogni forza ha sempre una forza uguale e contraria
III Principio della Dinamica (Newton)
F₁₂ = − F₂₁
"Quando A esercita una forza su B, B esercita su A una forza
uguale in modulo ma opposta in direzione"
🏍️
Motocicletta
La ruota spinge l'asfalto indietro. L'asfalto reagisce spingendo la ruota in avanti. Così avanza la moto.
🛸
Razzo
I gas vengono espulsi verso il basso. Per reazione il razzo viene spinto verso l'alto. Funziona anche nel vuoto!
📖
Libro sul tavolo
Il libro pesa sul tavolo con forza P (verso il basso). Il tavolo reagisce con forza N uguale e opposta (verso l'alto).
⛸️
Pattinatori
A spinge B con 50 N → B spinge A con 50 N. Se stessa massa, stessa accelerazione ma in direzioni opposte.
⚡ Animazione — Azione e Reazione
La Forza d'Attrito
La forza che si oppone al moto tra superfici in contatto
Forza d'Attrito
F_A = μ · N
μ = coefficiente d'attrito | N = forza normale
📐
Coefficiente μ
Dipende dai materiali a contatto.
Ghiaccio su ghiaccio: μ ≈ 0,03
Gomma su asfalto: μ ≈ 0,8
F_A è opposta al moto
🧲 Simula la Forza d'Attrito
Forza Elastica — Legge di Hooke
La forza di una molla è proporzionale all'allungamento
Legge di Hooke
F = − k · x
k = costante elastica (N/m) | x = spostamento dall'equilibrio
🌿
Materiale Elastico
Caucciù: Y ≈ 10⁷ N/m²
Molto deformabile: piccola forza, grande allungamento.
🦴
Materiale Rigido
Ossa: Y ≈ 10¹⁰ N/m²
Molto rigido: grande forza per piccola deformazione.
🔵 Molla Interattiva — F = k · x
10 N
Forza di richiamo
La molla tira il corpo verso la posizione di equilibrio.
Più comprimi → più forte il richiamo
Lavoro ed Energia
La capacità di produrre effetti fisici
Lavoro
L = F · s
1 joule = 1 N · 1 m
Energia Cinetica
E_c = ½ m v²
Energia del moto
Energia Potenziale
E_p = m g h
Energia di posizione
Principio di Conservazione dell'Energia
In assenza di attrito: E_c + E_p = costante
L'energia totale non si crea e non si distrugge, si trasforma.
⚡ Simulazione — Palla in Caduta Libera
Trascina l'altezza e osserva come si trasforma l'energia durante la caduta.
✅ Quiz Finale
Verifica la tua comprensione della Dinamica
1. Un corpo fermo su una superficie liscia (senza attrito) viene lasciato libero. Cosa succede?
2. Se raddoppio la forza applicata a un corpo mantenendo la stessa massa, l'accelerazione:
3. Una forza di 20 N accelera un corpo di 4 kg. Qual è l'accelerazione?
4. Una palla di 1 kg e una di 10 kg cadono dalla stessa altezza senza attrito. Quale arriva prima?