Meccanica classica
La meccanica classica è la parte della fisica che descrive come le cose di tutti i giorni si muovono e come il loro moto cambia a causa delle forze. Se sappiamo come si muovono le cose ora, la meccanica classica ci permette di prevedere come si muoveranno in futuro e come si muovevano in passato. Possiamo usare la meccanica classica per prevedere come si muovono cose come i pianeti e i razzi.
Ci sono due parti della meccanica. Le due parti sono la meccanica classica e la meccanica quantistica. La meccanica classica è usata la maggior parte del tempo per la maggior parte delle cose che possiamo vedere e che non si muovono troppo velocemente. Quando le cose sono troppo piccole, la meccanica classica non va bene. Allora dobbiamo usare la meccanica quantistica.
Le tre leggi di Newton
Le tre leggi del moto di Newton sono importanti per la meccanica classica. Isaac Newton le ha scoperte. Le leggi di Newton ci dicono come le forze cambiano il modo in cui le cose si muovono, ma non dicono cosa causa le forze.
La prima legge dice che se non c'è una forza esterna (una spinta o un'attrazione), le cose che non si muovono rimarranno immobili, e le cose che si muovono continueranno a muoversi allo stesso modo. Prima, la gente pensava che le cose rallentassero e smettessero di muoversi anche se non c'era una forza che le faceva fermare. Newton disse che questo era sbagliato. Spesso la gente dice: gli oggetti che non si muovono tendono a rimanere immobili, e gli oggetti che si muovono tendono a rimanere in movimento, a meno che non siano influenzati da una forza esterna, come la gravità, l'attrito, ecc...
La seconda legge dice quanto una forza cambia il modo in cui una cosa si muove. Quando c'è una forza esterna netta su un oggetto, la sua velocità (velocità e direzione del moto) cambierà. La velocità con cui la velocità cambia è chiamata accelerazione. La seconda legge di Newton dice che forze più grandi producono più accelerazione. Ma gli oggetti con molta roba dentro (massa) sono più difficili da spingere, quindi non accelerano così tanto. Un altro modo di dire questo è che la forza netta su un oggetto è uguale al tasso di cambiamento della sua quantità di moto. La quantità di moto misura quanta massa c'è in una cosa, quanto velocemente sta andando e in quale direzione sta andando. Quindi le forze cambiano la quantità di moto, ma quanto possono cambiare la velocità e la direzione del moto dipende ancora dalla massa.
La terza legge dice che se una cosa mette una forza su un'altra cosa, la seconda cosa mette anche una forza sulla prima cosa. La seconda forza è uguale alla prima. Le forze agiscono in direzioni opposte. Per esempio, se saltate in avanti da una barca, la barca si muove all'indietro. Per farvi saltare in avanti, la barca deve spingervi in avanti. La terza legge di Newton dice che perché la barca vi spinga in avanti, voi dovete spingere la barca indietro. Spesso si dice che per ogni azione c'è una reazione uguale e contraria.
Una pagina del libro di Newton sulle tre leggi del moto
Equazioni cinematiche
In fisica, la cinematica è la parte della meccanica classica che spiega il movimento degli oggetti senza guardare ciò che causa il movimento o ciò che il movimento influenza.
Cinematica 1-Dimensionale
La cinematica 1-Dimensionale (1D) è usata solo quando un oggetto si muove in una direzione: da un lato all'altro (da sinistra a destra) o su e giù. Ci sono equazioni che possono essere usate per risolvere problemi che hanno il movimento in una sola dimensione o direzione. Queste equazioni derivano dalle definizioni di velocità, accelerazione e distanza.
- La prima equazione cinematica 1D riguarda l'accelerazione e la velocità. Se l'accelerazione e la velocità non cambiano. (Non è necessario includere la distanza)
Equazione: V f = v i + a t {displaystyle V_{f}=v_{i}+at} 
Vf è la velocità finale.
vi è la velocità iniziale o di partenza
a è l'accelerazione
t è il tempo - per quanto tempo l'oggetto è stato accelerato.
- La seconda equazione cinematica 1D trova la distanza spostata, usando la velocità media e il tempo. (Non è necessario includere l'accelerazione)
Equazione: x = ( V f + V i ) / 2 ) t {\displaystyle x=((V_{f}+V_{i})/2)t} 
x è la distanza spostata.
Vf è la velocità finale.
vi è la velocità iniziale o di partenza
t è il tempo
- La terza equazione cinematica 1D trova la distanza percorsa, mentre l'oggetto sta accelerando. Si occupa di velocità, accelerazione, tempo e distanza. (Non è necessario includere la velocità finale)
Equazione: X f = x i + v i t + ( 1 / 2 ) a t 2 {displaystyle X_{f}=x_{i}+v_{i}t+(1/2)at^{2}} 
X f {displaystyle X_{f}
è la distanza finale spostata
xi è la distanza iniziale o di partenza
vi è la velocità iniziale o di partenza
a è l'accelerazione
t è il tempo
- La quarta equazione cinematica 1D trova la velocità finale usando la velocità iniziale, l'accelerazione e la distanza percorsa. (Non è necessario includere il tempo)
Equazione: V f 2 = v i 2 + 2 a x {displaystyle V_{f}^{2}=v_{i}^{2}+2ax} 
Vf è la velocità finale
vi è la velocità iniziale o di partenza
a è l'accelerazione
x è la distanza spostata
Cinematica bidimensionale
La cinematica bidimensionale è usata quando il movimento avviene sia nella direzione x (da sinistra a destra) che nella direzione y (su e giù). Ci sono anche equazioni per questo tipo di cinematica. Tuttavia, ci sono diverse equazioni per la direzione x e diverse equazioni per la direzione y. Galileo dimostrò che la velocità nella direzione x non cambia per tutta la corsa. Tuttavia, la direzione y è influenzata dalla forza di gravità, quindi la velocità y cambia durante la corsa.
Equazioni di direzione X
Movimento a destra e a sinistra
- La prima equazione della direzione x è l'unica necessaria per risolvere i problemi, perché la velocità nella direzione x rimane la stessa.
Equazione: X = V x ∗ t {displaystyle X=V_{x}*t} 
X è la distanza spostata in direzione x
Vx è la velocità nella direzione x
t è il tempo
Equazioni della direzione Y
Movimento su e giù. Influenzato dalla gravità o da altre accelerazioni esterne
- La prima equazione della direzione y è quasi la stessa della prima equazione cinematica 1-Dimensionale, tranne che si occupa della variazione della velocità y. Si occupa di un corpo in caduta libera mentre è influenzato dalla gravità. (La distanza non è necessaria)
Equazione: V f y = v i y - g t {displaystyle V_{f}y=v_{i}y-gt} 
Vfy è la velocità y finale
viy è la velocità y iniziale
g è l'accelerazione dovuta alla gravità che è 9,8 m / s 2 {displaystyle m/s^{2}
o 32 f t / s 2 {displaystyle ft/s^{2} 
t è il tempo
- La seconda equazione della direzione y è usata quando l'oggetto è influenzato da un'accelerazione separata, non dalla gravità. In questo caso, è necessaria la componente y del vettore accelerazione. (La distanza non è necessaria)
Equazione: V f y = v i y + a y t {displaystyle V_{f}y=v_{i}y+a_{y}t} 
Vfy è la velocità y finale
viy è la velocità y iniziale
ay è la componente y del vettore accelerazione
t è il tempo
- La terza equazione della direzione y trova la distanza spostata nella direzione y usando la velocità media y e il tempo. (Non ha bisogno dell'accelerazione di gravità o dell'accertamento esterno)
Equazione: X y = ( ( V f y + V i y ) / 2 ) t {\displaystyle X_{y}=((V_{f}y+V_{i}y)/2)t} 
Xy è la distanza spostata nella direzione y
Vfy è la velocità y finale
viy è la velocità y iniziale
t è il tempo
- La quarta equazione della direzione y si occupa della distanza spostata nella direzione y mentre è influenzata dalla gravità. (Non ha bisogno della velocità y finale)
Equazione: X f y = X i y + v i y - ( 1 / 2 ) g t 2 {displaystyle X_{f}y=X_{i}y+v_{i}y-(1/2)gt^{2}} 
X f y {displaystyle X_{f}y}
è la distanza finale spostata nella direzione y
xiy è la distanza iniziale o di partenza nella direzione y
viy è la velocità iniziale o di partenza nella direzione y
g è l'accelerazione di gravità che è 9,8 m / s 2 {displaystyle m/s^{2} o 32 f t / s 2 {displaystyle ft/s^{2}
t è il tempo
- La quinta equazione della direzione y si occupa della distanza spostata nella direzione y mentre è influenzata da un'accelerazione diversa dalla gravità. (Non ha bisogno della velocità y finale)
Equazione: X f y = X i y + v i y + ( 1 / 2 ) a y t 2 {\displaystyle X_{f}y=X_{i}y+v_{i}y+(1/2)a_{y}t^{2}} 
X f y {displaystyle X_{f}y} è la distanza finale spostata nella direzione y
xiy è la distanza iniziale o di partenza nella direzione y
viy è la velocità iniziale nella direzione y
ay è la componente y del vettore accelerazione
t è il tempo
- La sesta equazione della direzione y trova la velocità finale y mentre è influenzata dalla gravità su una certa distanza. (Non ha bisogno di tempo)
Equazione: V f y 2 = V i y 2 - 2 g x y {\displaystyle V_{f}y^{2}=V_{i}y^{2}-2gx_{y}} 
Vfy è la velocità finale nella direzione y
Viy è la velocità iniziale nella direzione y
g è l'accelerazione di gravità che è 9,8 m / s 2 {displaystyle m/s^{2} o 32 f t / s 2 {displaystyle ft/s^{2}
xy è la distanza totale spostata nella direzione y
- La settima equazione della direzione y trova la velocità finale y mentre è influenzata da un'accelerazione diversa dalla gravità su una certa distanza. (Non ha bisogno di tempo)
Equazione: V f y 2 = V i y 2 + 2 a y x y {\displaystyle V_{f}y^{2}=V_{i}y^{2}+2a_{y}x_{y}}} 
Vfy è la velocità finale nella direzione y
Viy è la velocità iniziale nella direzione y
ay è la componente y del vettore accelerazione
xy è la distanza totale spostata nella direzione y
Pagine correlate
- Le leggi del moto di Newton
Domande e risposte
D: Cos'è la meccanica classica?
R: La meccanica classica è la parte della fisica che descrive come si muovono le cose di tutti i giorni e come cambia il loro movimento a causa delle forze.
D: Come può essere utilizzata la meccanica classica?
R: La meccanica classica può essere utilizzata per prevedere come si muovono cose come i pianeti e i razzi, oltre a prevedere come si muoveranno in futuro e come si muovevano in passato.
D: Quando la meccanica classica non è accurata?
R: La meccanica classica non è accurata quando le cose hanno le dimensioni degli atomi o più piccole, o quando si muovono vicino alla velocità della luce.
D: Cosa usiamo al posto della meccanica classica per gli oggetti piccoli?
R: Per gli oggetti piccoli come gli atomi, usiamo la meccanica quantistica invece della meccanica classica.
D: Cosa usiamo al posto della meccanica classica per gli oggetti in rapido movimento?
R: Per gli oggetti in rapido movimento, come quelli vicini alla velocità della luce, utilizziamo la relatività speciale invece della meccanica classica.
D: C'è una sovrapposizione tra queste diverse forme di fisica? R: Sì, ci può essere una sovrapposizione tra le diverse forme di fisica, a seconda del tipo di movimento che si sta studiando.
