Il sistema massa-molla è un semplice sistema fisico costituito da una molla legata ad un'estremità e da una massa attaccata all'estremo libero. Deformando la molla è possibile assistere a delle oscillazioni del sistema che possono essere descritte mediante l'uso della seconda legge della dinamica.

La risorsa allegata contiene:

  • la descrizione del sistema fisico;
  • la procedura per la determinazione del periodo di oscillazione.

Alla fine del documento vengono proposti due semplicissimi problemi di applicazione inerenti alla determinazione del periodo di oscillazione.

 

Per descrizione del moto armonico è utile introdurre il concetto di radiante sin dai primi anni del liceo. Nel primo file allegato vengono quindi trattati i seguenti contenuti:

  • definizione di angolo;
  • definizione di arco;
  • definizione di grado sessagesimale;
  • introduzione della misura un radianti;
  • definizione di radiante;
  • formule di conversione da gradi sessagesimali a radianti e viceversa;
  • angoli orientati.

Nel secondo file allegato vengono invece proposti alcuni esempi svolti inerenti alla suddetta conversione.

 

Il moto rettilineo uniforme viene generalmente trattato durante il secondo anno del primo biennio dei Licei Scientifici, ovvero nel primo anno del secondo biennio dei Licei Umanistici. 

Di seguito viene proposta una presentazione esportata in formato pdf sull'argomento. In essa si possono trovare i seguenti contenuti:

  • equazioni orarie e diagrammi orari;
  • interpretazione grafica della velocità media;
  • legge oraria del moto rettilineo uniforme;
  • velocità e pendenza;
  • il grafico velocità tempo;
  • il moto rettilineo vario;
  • la velocità istantanea.

 

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Il moto uniformemente accelerato viene generalmente trattato durante il secondo anno del primo biennio dei Licei Scientifici, ovvero nel primo anno del secondo biennio dei Licei Umanistici. 

Di seguito viene proposta una presentazione esportata in formato pdf sull'argomento. In essa si possono trovare i seguenti contenuti:

  • l'accelerazione media;
  • il grafico velocità-tempo;
  • l'accelerazione istantanea;
  • il moto rettilineo uniformemente accelerato;
  • la legge oraria della velocità in funzione del tempo;
  • accelerazione e pendenza; 
  • la legge oraria della posizione in funzione del tempo;
  • le equazioni derivate del moto uniformemente accelerato;:
  • velocità media e media delle velocità;
  • il moto di caduta libera e l'accelerazione di gravità;
  • il moto naturalmente decelerato (lancio verso l'alto).
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Quando si devono risolvere i problemi di dinamica utilizzando la seconda legge di Newton è necessario avere ben chiare le forze esterne che agiscono sui corpi che costituiscono il sistema che stiamo studiando. 

Definizione. Si dice diagramma di corpo libero una rappresentazione di un oggetto e di tutte le forze esterne che agiscono su esso.

Nel caso in cui si prendano in considerazioni soltanto corpi che traslano e non ruotano, si possono assimilare gli oggetti a dei punti materiali, immaginando di applicare le forze a tale punto.

Primo passo. Effettuare il diagramma di corpo libero

Identificare e disegnare tutte le forze esterne che agiscono sul corpo considerato.

Secondo passo. Isolare l’oggetto considerato

Si assimila l’oggetto a un punto materiale e si applica a esso ciascuna delle forze identificate in precedenza.

Terzo passo. Scegliere un opportuno sistema di coordinate

Premesso che qualsiasi sistema di coordinate può essere utilizzato, è bene scegliere sempre un sistema di riferimento che abbia come direzione quella del moto del corpo considerato; oppure si può scegliere un sistema di coordinate che sia parallelo a una delle forze applicate all’oggetto.

Quarto passo. Scomporre le forze nelle loro componenti

Per ciascuna forza esterna presente sul diagramma di corpo libero, si effettua la scomposizione rispetto al sistema di coordinate scelto, determinando le loro componenti.

Quinto passo. Applicare la seconda legge di Newton

Per ciascuna componente si scrive la seconda legge di Newton, cioè si scrivono le equazioni:

 

 

Nota. Se si vuole determinare il modulo dell’accelerazione totale di un sistema, dopo aver determinato le componenti ax e ay, bisogna ricordare che:

 

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