E lege di u muvimentu di Newton sò custituite da trè, vale à dì a prima lege di Newton, a seconda lege di Newton è a terza lege di Newton.
Prima Legge di Newton
A Prima Legge di Newton dice chì ogni ughjettu chì hè in riposu resterà in riposu o ogni ughjettu chì si move in linea retta à una velocità costante continuerà à muoversi in linea retta à una velocità costante se a forza tutale chì agisce nantu à l'ughjettu hè zero.
Cunsiderate un ughjettu intornu à voi, per esempiu una tavula o una roccia o qualsiasi ughjettu. Una tavula chì hè in riposu resterà in riposu s'ella ùn hè micca mossa o ùn riceve micca una forza esterna cum'è una forza di spinta o di tirata. In listessu modu, altri ughjetti chì sò in riposu. Ùn ci sò micca forze chì agiscenu nantu à a tavula o a roccia o qualsiasi altru ughjettu chì hè in riposu? Ci sò forze chì agiscenu nantu à l'ughjettu, ma a somma di tutte e forze chì agiscenu nantu à l'ughjettu o a forza tutale hè uguale à zeru. E forze chì agiscenu nantu à un ughjettu chì hè in riposu nantu à a superficia di un pianeta cum'è a Terra sò a gravità (w) è forza nurmale (N). A direzzione di a forza gravitazionale hè perpendiculare in ghjò versu u centru di a terra, a direzzione di a forza nurmale hè perpendiculare in sù. A magnitudine di ste duie forze hè a listessa ma di direzzione opposta, dunque a forza tutale hè uguale à zeru.
È chì ne dici di un ughjettu chì si move in linea retta à una velocità costante ? Per chiarificà questu, supponemu chì spinghjite un ughjettu, cum'è un pezzu di metallu, attraversu un pianu. Dopu esse statu spintu, u pezzu di metallu rallenta è dopu si ferma per via di a presenza di forza di frizionePer chì i pezzi metallichi si movenu più luntanu o più longu, duvete liscià a superficia di u pianu è a superficia di i pezzi metallichi. Più liscia hè a superficia di u pianu è a superficia di i pezzi metallichi, più luntanu si movenu i pezzi metallichi. Sè a superficia di u pianu hè perfettamente liscia è ùn ci hè micca attritu, i pezzi metallichi continueranu à movesi è ùn si fermeranu. Ùn ci hè micca forza chì agisce nantu à un pezzu di metallu chì si move nantu à una superficia di pianu perfettamente liscia? Ci sò forze chì agiscenu nantu à i pezzi metallichi, vale à dì a gravità è e forze nurmali. Queste duie forze travaglianu in a direzzione verticale è ùn influenzanu micca u muvimentu di i pezzi metallichi in a direzzione urizzuntale sè u pianu hè perfettamente lisciu.
Seconda Legge di Newton
A Seconda Legge di Newton dice chì se a forza netta chì agisce nantu à un ughjettu ùn hè micca nulla, l'ughjettu accelererà. A magnitudine di l'accelerazione hè proporzionale à a magnitudine di a forza netta è inversamente proporzionale à a massa di l'ughjettu. A direzzione di l'accelerazione hè a listessa chè a direzzione di a forza netta.
ΣF = ma(1.2)
Descrizzione: ΣF = forza tutale (kg m/s)2), m = massa (kg), a = accelerazione (m/s2)
L'equazione 1.2 hè una dichjarazione matematica di a seconda lege di Newton.
Sè a magnitudine di l'accelerazione hè uguale à zeru (a = 0) allora l'equazione 1.2 cambia in l'equazione 1.1. Cusì a prima lege di Newton hè un casu particulare di a seconda lege di Newton.
Basatu annantu à l'equazione 1.2, si cunclude chì più grande hè a forza, più grande hè l'accelerazione. À u cuntrariu, più grande hè a massa, più chjuca hè l'accelerazione. A relazione trà forza, massa è accelerazione hè megliu capita dopu avè realizatu esperimenti ligati à questu. Un esperimentu chì pò esse realizatu hè un esperimentu per accelerà un trenu dinamicu nantu à e rotaie aduprendu una massa in caduta libera. Aduprate un cronometru per determinà l'accelerazione di u trenu.
Terza Legge di Newton
A terza lege di Newton dice chì se l'ughjettu 1 esercita una forza nantu à l'ughjettu 2, allora à u listessu tempu l'ughjettu 2 esercita una forza nantu à l'ughjettu 1. A magnitudine di e duie forze hè a listessa, ma a direzzione di e duie forze hè opposta. Una forza hè chjamata azzione, l'altra forza hè chjamata reazione (forza azzione-reazione).
Fazzione = – Freazione (1.3)
L'equazione 1.3 hè una dichjarazione matematica di a terza lege di Newton. U segnu negativu in l'equazione 1.3 indica a direzzione di a forza.
Fate un esperimentu per capisce megliu a terza lege di Newton. Sè vo avete un skateboard, spinghje contr'à un muru mentre site in piedi sopra. Dopu avè spintu contr'à u muru, u skateboard si move in daretu. A vostra spinta hè in avanti, mentre chì u skateboard si move in daretu. Questu mostra chì u muru spinge ancu contr'à voi. Quandu spinghje contr'à u muru, à u listessu tempu, u muru spinge ancu contr'à voi. A vostra forza di spinta agisce nantu à u muru, mentre chì a forza di spinta di u muru agisce nantu à voi. E duie forze sò uguali in magnitudine ma opposte in direzzione. Pudete chjamà una forza l'azione è l'altra a reazione.
Un altru esperimentu chì pudete fà hè di gonfià un pallone di gomma, poi liberallu dopu ch'ellu sia gonfiatu è pienu d'aria. Dopu avèllu liberatu, u pallone "vola". A direzzione di u muvimentu di u pallone hè opposta à a direzzione in cui l'aria esce da u pallone. Cumu si pò spiegà questu? Quandu a bocca di u pallone hè liberata, u pallone spinge l'aria fora. À u listessu tempu, l'aria spinge ancu u pallone. A spinta di l'aria face vulà u pallone. A spinta di u pallone agisce nantu à l'aria, è a spinta di l'aria agisce nantu à u pallone. E duie forze sò uguali in magnitudine ma opposte in direzzione.
Esempiu di prublemi
1. Ci sò 4 oggetti, banana = 4 kg, libru = 0,8 kg, basket = 3,5 kg, mango = 1,2 kg. U canistrellu hè tiratu cù una forza di 30 N nantu à una superficia piana è ruvida (μ = 0,4). Per chì u panaru si mova currettamente (a massa di u panaru hè ignorata), l'ughjettu chì deve esse messu in u panaru hè...
Discussione
Hè cunnisciutu:
Massa di banana (m1) = 4 kg
Massa di u libru (m2) = 0,8 kg
Massa di a palla (m3) = 3,5 kg
Massa di mango (m4) = 1,2 kg
Forza di trazione (F) = 30 N
Coefficiente di attritu staticu (μs) = 0,4
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/s2
Ignora a massa di u paniere
Forza di attritu staticu (fs) funziona quandu l'ughjettu hè sempre in riposu è hè in traccia di spustassi, mentre chì l'attritu cineticu funziona quandu l'ughjettu si move.
Dumandatu: Massa di un ughjettu
Risposta:
U panaru si moverà esattamente quandu a magnitudine di a forza di trazione (F) = a magnitudine di a forza di attritu staticu (fs).
Calcula a magnitudine di a forza di attritu staticu (fs):
fs = μs N = μs w = μs mg = (0,4)(m)(10)
fs = 4 m
U panaru esattu si moverà:
F = fs
30 = 4 m
m = 30/4
m = 7,5 kg
Massa di banana 4 kg + massa di palla 3,5 kg = 7,5 kg
L'uggetti chì devenu esse messi in u panaru sò banane è palle.
2. 2014/2015 SMA/MA Esame Naziunale di Fisica Quistione N. 5
L'uggetti A cù una massa di 6 kg è B cù una massa di 4 kg sò cunnessi da una corda è tirati cù una forza F = 60 N cum'è mostratu in a figura seguente.
Sè u sistema si move è u coefficientu di attritu cineticu trà usuperficia di u pianu cù i dui oggetti 0,5 (tg θ = 3/4), è g = 10 ms-2, tandu hè grandeiè, a tensione in a corda T chì cunnetta i dui oggetti hè….
A. 28,8 N
B. 30,0 N
C. 39,6 N
D. 48,0 N
E. 50,0 N
Discussione
Hè cunnisciutu chì:
Massa di l'ughjettu A (mA) = 6 kg
Massa di l'ughjettu B (mB) = 4 kg
Forza di trazione (F) = 60 Newton
U coefficientu di attritu cineticu trà l'ughjettu è u pianu (μk) = 0,5
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/s2
Tangente θ = 3/4
Dumandatu: Hè grande?iè tensione di corda T
Risposta:
Cumponente urizzuntale di a forza F:
Fx = F cos θ
Fx = (60)(4/5) = (4)(12) = 48 N
Cumponente verticale di a forza F:
Fy = F sin θ
Fy = (60)(3/5) = (3)(12) = 36 N
Forza nurmale di l'ughjettu A:
NA = wA = mA g = (6)(10) = 60 N
Forza nurmale di l'ughjettu B:
NB + fy - wB = 0
NB + fy = wB
NB = wB - Fy = mB g – Fy = (4)(10) – 36 = 40 – 36 = 4 N
Forza di attritu cineticu trà l'ughjettu A è u pianu:
fkA = μk NA = (0,5)(60) = 30 N
Forza di attritu cinetica trà l'ughjettu B è u pianu:
fkB = μk NB = (0,5)(4) = 2 N
Calcula l'accelerazione di i dui oggetti:
ΣF = ma
Fx – T + T – fkB - fkA = (mA + mB) è
A forza di tensione in a corda T hà a listessa magnitudine longu a lunghezza di a corda è hà a direzzione opposta dunque hè eliminata da l'equazione.
Fx - fkB - fkA = (mA + mB) è
48 – 2 – 30 = (6 + 4) a
16 = 10 a
a = 16/10
a = 1,6 m/s2
Calcula a forza di tensione di a corda T:
Cunsiderate l'ughjettu A. E forze chì agiscenu nantu à l'ughjettu A in a direzzione urizzuntale (orizzontale) sò a forza di tensione di a corda (T) chì hè diretta à diritta è a forza di attritu cineticu (fkA) chì hè à manca.
ΣF = ma
TA - fkA = mA a
TA - 30 = (6)(1,6)
TA - 30 = 9,6
TA = 9,6 + 30 = 39,6 N
Cunsiderate l'ughjettu B. E forze chì agiscenu nantu à l'ughjettu B in a direzzione urizzuntale (orizzontale) sò a forza Fx chì hè diretta à diritta, a forza di attritu cinetica (fkB) è a forza di tensione di a corda (T) chì hè diretta à manca.
ΣF = ma
Fx - fkB - TB = mB a
48 – 2 – TB = (4)(1,6)
46 - TB = 6,4
46 – 6,4 = TB
TB = 39,6 N
Cusì a forza di tensione in a corda chì agisce nantu à l'ughjettu A (TA) = forza di tensione in a corda chì agisce nantu à l'ughjettu B (TB) = 39,6 N.
A risposta curretta hè C.
3. Dumande d'esame naziunale di fisica SMA/MA 2014/2015 n. 5
Fighjate a seguente imagine!
In cunsequenza di a forza F, u sistema d'uggetti si move. Sè u pianu hè ruvidu è u coefficientu di attritu cineticu trà i dui blocchi è u pianu hè 0,2, chì hè l'accelerazione sperimentata da i dui uggetti ? (cos 37o = 0,8, peccatu 37o = 0,6)
A. 2,6 ms-2
B. 4,0 ms-2
C. 5,2 ms-2
D. 7,8 ms-2
E. 10,2 ms-2
Discussione
Hè cunnisciutu chì:
Massa di l'ughjettu A (mA) = 4 kg
Massa di l'ughjettu B (mB) = 2 kg
Forza di trazione (F) = 30 Newton
U coefficientu di attritu cineticu trà l'ughjettu è u pianu (μk) = 0,2
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/s2
cos 37o = 0,8
peccatu 37o = 0,6
Dumandatu: Chì accelerazione sperimentanu i dui ughjetti ?
Risposta:
Cumponente urizzuntale di a forza F:
Fx = F cos θ
Fx = (30)(0,8) = 24 N
Cumponente verticale di a forza F:
Fy = F sin θ
Fy = (30)(0,6) = 18 N
Forza nurmale di l'ughjettu A:
NA = wA = mA g = (4)(10) = 40 N
Forza nurmale di l'ughjettu B:
NB + fy - wB = 0
NB + fy = wB
NB = wB - Fy = mB g – Fy = (2)(10) – 18 = 20 – 18 = 2 N
Forza di attritu cineticu trà l'ughjettu A è u pianu:
fkA = μk NA = (0,2)(40) = 8 N
Forza di attritu cinetica trà l'ughjettu B è u pianu:
fkB = μk NB = (0,2)(2) = 0,4 N
Calcula l'accelerazione di i dui oggetti:
ΣF = ma
Fx - fkB - fkA = (mA + mB) è
24 – 0,4 – 8 = (4 + 2) a
15,6 = 6 a
a = 15,6/6
a = 2,6 m/s2
A risposta curretta hè A.
