Innanzitutto gli esempi detti fin ora nella fisica sono interazioni tra corpi, in quanto siamo in presenza di corpi che interagiscono tra di loro. Ma non solo: dobbiamo pensare che questi corpi che interagiscono tra di loro, sin da quando sono uniti e quando si separano facciano parte di un SISTEMA unico... insomma creino un mondo a parte, il quale a livello teorico non è influenzato da alcun altra forza(attrito ad es.).Prendiamo ora in considerazione alcuni particolari esempi di interazione:
Esempio 1:esplosione
caso1
Consideriamo un esperimento cosiddetto di esplosione: abbiamo 2 carrelli,A e B, di MASSA UGUALE(m),legati da un filo e interposta tra di loro abbiamo un molla. Questa molla in pratica spinge in direzioni opposte i 2 carrelli e rappresenta la Forza(elastica in questo caso) che spingerà i carrelli non appena verrà tagliato il filo.
Disponiamo i 2carrelli ad una distanza intermedia tra 2punti di riferimento, in modo tale che essi abbiamo entrambi una distanza X pari da percorrere(nel disegno sono Xa e Xb)
Tagliamo il filo: la molla imprime forza a entrambi i carrelli...
I carrelli partono con direzioni contrarie...come del resto le velocità,che saranno opposte.
Le velocità saranno uguali?Si. Se misuriamo il tempo che ci impiegano entrambi a percorre lo spazio Xa e Xb vediamo che sono uguali.
In pratica vedremo che i 2carrelli arrivano nello stesso istante nei punti di riferimento
caso2
Siamo
sempre in un caso di esplosione,solo che qui ora abbiamo un carrello A con massa
doppia al carrello B:
A=2m B=m
Abbiamo sempre il nostro filo in tensione e la molla pronta a spingere entrambi i carrelli.
Tagliamo il filo, i carrelli partono entrambi come sempre con direzioni opposte...e le velocità?
Se andiamo a misurare le velocità(grazie ai nostri punti di riferimento) vediamo che la velocità del carrello A è la metà del carrello B:
Va=-v/2 Vb=v
Guarda caso il carrello A ha massa doppia rispetto a B... vi ricordo inoltre che sono stati spinti da una forza uguale e che facevano parte dello stesso sistema
Esempio 2: implosione
caso1
Ora affrontiamo un esempio di Implosione: i nostri 2 carrelli,A e B, di massa uguale, lanciati alla stessa velocità, che però sto giro si scontrano(fanno un bel frontale). Nel punto di impatto inoltre hanno della plastilina,per fare in modo che dopo l urto restino uniti e non rimbalzino.
Osservando i 2carreli A e B vediamo che dopo l urto si uniscono e si fermano.
Velocità inziale del sistema:considerando la Velocità di B come negativa(perchè viene da destra) e sommandola alla Velocità di A(identica):
Va+(-Vb)=0 è come fare 1-1=0 no?
velocità finale del sistema:corpi immobili quindi:
V=0
Ricorda: stesse masse,stesse velocità... guarda caso si fermano.
caso2
Ripetiamo ora l esperimento raddoppiando la massa di A:in pratica 2carrelli l uno sopra l altro.
I due carrelli quando si scontrano acquisiscono una Velocità che per direzione ha quella del carrello A.
Invece se andiamo a misurare la Velocità di A+B vediamo che è pari a 1/3 del comune valore della velocità dei 2carrelli, prima dell'urto.
In tutti gli esperimenti di interazione svolti fin ora c'è un nesso comune, in particolare un nesso tra le masse e le velocità,dove quest'ultima cambia in rapporto alla massa,come se dovesse mantenere costante un valore totale preciso...una quantità di energia...
una Quantità di Moto :)
I primi furono Leibniz e Cartesio a cercare di individuare quale grandezza fisica non cambiasse durante l interazione tra 2 corpi e successivamente arrivò il sommo Newton a formulare un principio di carattere generale,cioè valido in tutti i processi di interazione.
La Quantità di Moto è pertanto un vettore avente per direzione e verso quelli della velocità "v" e valore(modulo) uguale al prodotto della massa "m" per il valore della velocità "v".
Q=m*v
"Q" è il simbolo di solito usato per rappresentare la quantità di moto... ho visto anche P in giro,cosa per me assai insensata: io dico,abbiamo già la Pressione,la Potenza che partono per P...la Quantità di Moto è la sola con la Q (a parte la carica elettrica ma è "q")...BAH!
"Ma a cosa ci serve a noi tutto questo?" :)
Beh ci serve si. Come dicevo prima,se noi consideriamo i nostri 2 carrelli come un sistema isolato,dove risulta trascurabile ogni forza di interazione, allora tutti i fenomeni di interazione tra 2 corpi avvengono in modo da rispettare il seguente principio di conservazione:
in un sistema isolato la quantità di moto totale rimane costante nel tempo
Q'+Q"=K
Sia ben chiaro però che rimane invariata solo la quantità di moto TOTALE del sistema; invece la quantità di moto dei singoli corpi che interagiscono tra di loro è soggetta a variazioni, variazioni che avvengono sempre in modo da non modificare la quantità di moto totale di tutto il sistema!
In pratica?Torniamo dal nostro fucile
abbiamo 2corpi sostanzialmente:
fucile= Q'
proiettile= Q"
Consideriamo tutto come un sistema isolato. Il principio di conservazione delle energia ci dice che in qualsiasi istante la Qtot del sistema è K(costante). vediamolo
Q'=m x v --> Q'=6kg*0m/s= O N
Q"=m x v --> Q"=0,010Kg*0m/s=0 N
Q'+Q"=0 N
Facciamo ora partire il proiettile verso sinistra e il fucile andrà verso destra,al quale assegneremo segno negativo.
Q"=0,010Kg*300m/s= 3N
se tutto ciò detto fin ora è vero allora il fucile dovrà acquisire una velocità tale da riportare Q'+Q" a zero.
Q"=Q' ---> 3N = 6kg*(-V) ----> V=-3N/6Kg= -0,5m/s
sostituendo la V trovata nella formula abbiamo che:
Q"=Q' --> m"*V"=m'*V' ---> 6Kg*(-0,5m/s)=0,010Kg*300m/s ----> -3N=3N ------> ZERO :)
La quantità di moto del sistema anche dopo lo sparo rimane costante,ovvero uguale a zero
Ora non vi sembra più umano che il fucile viaggi a 0,5m/s? 1,8Km/h sono certamente una velocità più umanamente sopportabile rispetto ai 99,96Km/h di prima no?
Ma facciamola finita di sparare schioppettate e lanciamo razzi... la faccenda è sempre la stessa:
abbiamo sempre 2 corpi in un missile(a grandissime linee):
il gas
il corpo del missile
Quanto il gas combusto esce fuori dall ugello del missile, esce con una determinata massa m e velocità V,acquistando quindi una certa Q. Il corpo del razzo per mantenere costante la Quantità di moto totale del sistema , non potrà aumentare di peso!! (la materia non si crea dal nulla ricorda!) Quindi l unica cosa che gli resta da fare e aumentare velocità!
Da questo deduciamo che
più velocemente esce fuori il gas dal missile più velocemente volerà il missile
a parità di velocità del gas,se il missile pesa di meno questo viaggerà più veloce.
Ebbene signori miei con questo credo di aver finito l insalata di Fisica preparatavi per capire a grandi linee perchè Razzi e Missili partono e quanto siano importanti fattori come la Massa dei Corpi e le loro velocità.
Ma fin ora abbiam parlato di fucilate,missilate,calci a palloni,pugni...mamma mia avremmo fatto una strage °_°
"MA STI BENEDETTI RAZZI DOVE SONO?!?!?!?"starete imprecando...calmi..calmi...calme "giovani e avide menti"("A Beautyfull Mind" Cit.) adesso arrivano.
Parliamo appunto di come queste leggi vengano sfruttate da noi e di quali artifici pratici escogitiamo per far volare una bottiglia riempita di acqua e aria compressa...
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