Il primo a formulare le leggi fondamentali della fisica che governano la dinamica nella fisica classica non relativistica è Sir Isaac Newton. La forza dinamica è una parte importante della dinamica lineare. Alcuni esempi di dinamica o applicazione della forza dinamica sono i seguenti:

Impariamo un esempio di dinamica in dettaglio.

Esempio di dinamica

La forza dinamica si riferisce al tipo di forza che consente a un oggetto di variare o cambiare forma, dimensione, posizione, velocità o direzione. Le forze dinamiche dipendono dal tempo. La forza dinamica viene utilizzata in una serie di attività o fenomeni quotidiani come:

1. Terremoto

Il fenomeno del terremoto si verifica quando le placche tettoniche della Terra si spostano dalla loro posizione originale e si scontrano l'una con l'altra. Questa collisione di placche tettoniche porta alla formazione di onde sismiche. Questo movimento delle placche tettoniche avviene all'interno del nucleo della terra, tuttavia l'effetto di questa collisione si vede anche sulla superficie dove gli oggetti come case, edifici, alberi, pali, ecc. iniziano a tremare. Questo movimento sulla superficie della Terra è causato dalla forza sismica che è un tipo di forza dinamica.

2. Circolazione delle auto

Il motore di un'auto fornisce una forza motrice che aiuta il veicolo ad accelerare e ad avanzare. Questa forza motrice del motore dell'auto è una forma di forza dinamica esercitata sull'auto per aiutarla a cambiare la sua posizione da un luogo all'altro nel tempo. Le forze dinamiche dipendono dal tempo, cioè il cambiamento di posizione avviene rispetto al tempo.

3. Colpire una palla da cricket

Un lanciatore lancia una palla da cricket ad un certo ritmo verso il battitore. Il battitore colpisce la palla in arrivo dalla mazza e ne cambia posizione, direzione e velocità. La forza esercitata dal battitore sulla palla con l'aiuto di una mazza è una forza dinamica.

4. Martellare un metallo

Il metallo viene modellato in diverse forme e dimensioni mediante la procedura di riscaldamento e percussione. I metalli sono di natura duttile e malleabile. Per trasformare un pezzo di metallo grezzo in una lamiera o in un filo viene utilizzato un procedimento che consisteva nel colpire ripetutamente la superficie del metallo con una certa forza con l'aiuto di un oggetto rigido. La forza esercitata contribuisce a modificare la forma del metallo ed è quindi una forza dinamica.

5. Lanciare un oggetto.

Lanciamo un oggetto usando il forza muscolare nel nostro corpo. Dopo aver lanciato l'oggetto cambia la sua velocità rispetto al tempo. Questa forza muscolare esercitata dal nostro corpo è una forma di forza dinamica. Ciò può essere dimostrato dalla prima legge del moto di Newton che afferma che un oggetto non può cambiare la sua velocità senza l'applicazione di una forza esterna.

6. Gonfiare un palloncino

I palloncini sono costituiti da membrane elastiche in gomma. Per gonfiare un palloncino, esercitiamo una forza sulla membrana elastica riempiendo un palloncino di aria. La forza esercitata sulle pareti del palloncino cambia forma e dimensione ed è quindi una forza dinamica.

7. Montare il latte

Il processo di zangolatura del latte prevede la centrifugazione del latte ad alta velocità utilizzando un frullatore, un mixer o anche manualmente utilizzando un cucchiaio. Dopo un certo tempo, la centrifuga fa sì che la panna si separi dal latte e salga. Il costante movimento di rotazione fa sì che il latte cambi il suo stato da liquido a semiliquido. Quindi, possiamo dire che la forza esercitata per far girare il latte è un tipo di forza dinamica.

Ora, diamo uno sguardo dettagliato al termine "dinamica" per una migliore comprensione.

Il termine Dinamica si riferisce a un campo della meccanica classica che si occupa dello studio delle forze e dell'effetto delle forze sul movimento. I due principali tipi di dinamica sono:

Dinamica lineare:

Il termine dinamica lineare vale per oggetti che si propagano o si muovono in linea retta, cioè oggetti che hanno un movimento lineare. Matematicamente, la dinamica lineare è rappresentata da equazioni algebriche lineari.

Le quantità che rientrano nella dinamica lineare sono forza (prodotto di massa e accelerazione), inerzia o massa, velocità (cioè spostamento per unità di tempo), spostamento (nella stessa unità della distanza), accelerazione (spostamento per unità di tempo al quadrato) e quantità di moto (prodotto di massa e velocità). Per la maggior parte dei calcoli di dinamica lineare, l'oggetto preso è considerato una particella di dimensioni puntiformi la cui massa è concentrata in un punto. In altre parole, possiamo dire che tutte le forze agiscono sul centro di massa di quel particolare oggetto. 

La dinamica lineare e il movimento lineare sono principalmente governati dalle tre leggi del movimento di Sir Isaac Newton:

prima legge– Un oggetto fermo resta fermo a meno che non agisca su di esso una forza esterna. Un oggetto in movimento continua ad essere in movimento avendo a velocità costante fino a quando ea meno che una forza esterna agisca su di esso.

IIn altre parole, possiamo dire che un oggetto su cui non agisce una forza esterna può essere fermo o in moto con velocità costante in una direzione.

Seconda legge- L'accelerazione di un oggetto in movimento è diretta nella direzione della forza esterna netta che agisce su di esso.

Si dice che l'accelerazione è direttamente proporzionale alla forza esterna netta che agisce su un oggetto ed è inversamente proporzionale alla massa dell'oggetto. Un altro modo per definire la seconda legge è che la velocità di variazione della quantità di moto lineare di un oggetto è equivalente alla forza esterna netta che agisce sull'oggetto. Matematicamente questo può essere rappresentato come F = mio & dp/dt = F_rete.

Terza legge- A ogni azione corrisponde una reazione uguale ed opposta.

Ciò significa che la forza che agisce su un oggetto si presenta sotto forma di una coppia di natura uguale e opposta. Possiamo dire che se un oggetto P sta esercitando una forza su un altro oggetto Q, allora anche l'oggetto Q sta esercitando una forza uguale nella direzione opposta a quella di P. Matematicamente 10 può essere rappresentato come F_p = – Fa_q.

**Si noti che le tre leggi del moto di Isaac Newton sono valide solo in un sistema di riferimento inerziale. 

Dinamiche non lineari/rotazionali:

Il termine dinamica rotazionale non lineare vale per oggetti che si propagano o si muovono in un percorso rotante o curvo. Le grandezze fisiche descritte dalla dinamica rotazionale sono la coppia (prodotto incrociato del vettore di forza e del vettore di posizione), spostamento angolare (in gradi o radianti), momento di inerzia o inerzia rotazionale (prodotto della massa di un oggetto e il quadrato della distanza tra il baricentro dell'oggetto e l'asse di riferimento), accelerazione angolare (radianti coperti per unità di tempo al quadrato), velocità angolare (radianti coperti per unità di tempo) e momento angolare (prodotto del momento di inerzia e della velocità angolare).

La dinamica rotazionale può anche essere governata dalle tre leggi del moto modificate:

Prima legge- Un oggetto fermo ha la tendenza a rimanere fermo e un oggetto rotante ha la tendenza a continuare a ruotare con a velocità angolare costante fino a quando ea meno che l'oggetto non subisca una coppia esterna netta. 

Seconda legge: Le accelerazione angolare di un oggetto è direttamente proporzionale alla coppia esterna netta. Il momento d'inerzia dell'oggetto e il suo accelerazione angolare è inversamente proporzionale. Matematicamente, questo è rappresentato dall'equazione τ = Iα. Possiamo anche dire che la velocità di variazione del momento angolare fornisce la coppia esterna netta che agisce sull'oggetto.

Terza legge- A ogni azione corrisponde una reazione uguale ed opposta. In questo caso, stiamo parlando della coppia esercitata su un oggetto come azione.

Qual è il principio della dinamica?

In genere, i ricercatori e gli scienziati che studiano le dinamiche osservano i cambiamenti che si verificano nel sistema fisico nel tempo e quindi analizzano la causa di tali alterazioni.

La dinamica è studiata osservando e analizzando il sistema della meccanica sviluppato da Sir Isaac Newton. La dinamica è governata dalle leggi fisiche fondamentali sviluppate da Newton. La seconda legge del moto data da Newton è particolarmente importante nello studio della dinamica. Tuttavia, a causa del fatto che tutte e tre le leggi del moto sono in una certa misura interrelate, dobbiamo prendere in considerazione tutte e tre le leggi mentre osserviamo la Dinamica di un sistema.

Nel caso dell'elettromagnetismo classico, la cinematica di un sistema è studiata dalle equazioni di Maxwell. In un sistema classico, la dinamica implica una combinazione di elettromagnetismo e meccanica che è descritta dalle equazioni di Maxwell, dalle leggi di Newton e dalla forza di Lorentz. 

Cos'è la forza di Lorentz?

La forza di Lorentz guida una parte importante degli studi sull'elettromagnetismo classico.

La forza che una particella carica q subisce mentre si muove con la velocità v sotto l'influenza di campo magnetico B ed elettrico il campo E è chiamato forza di Lorentz. La forza di Lorentz prende il nome dal fisico olandese Hendrik A. Lorentz. La particella carica subisce una forza elettromagnetica F (cioè la forza di Lorentz) che è data dall'equazione F = qE + qv × B.

Quali sono le equazioni di Maxwell?

James Clerk Maxwell ha formulato una serie di equazioni differenziali parziali accoppiate mettendo insieme la legge della forza di Lorentz, l'ottica classica, i circuiti elettrici e le leggi della fondazione dell'elettromagnetismo classico. Queste equazioni sono ora note come equazioni dell'elettromagnetismo di Maxwell. 

Le quattro equazioni di Maxwell che governano il campo dell'elettromagnetismo sono: 

1. Legge di Gauss per campi elettrici- Afferma che se integriamo il campo elettrico in uscita E su un'area, il risultato è uguale alla carica totale Q all'interno del volume divisa per la permeabilità dello spazio.

2. Legge di Gauss per un campo magnetico Essa afferma che l'integrale del campo magnetico B su un'area chiusa è uguale a zero. 

3. Legge di Faraday dell'induzione magnetica- Afferma che l'integrale del campo elettrico su una linea chiusa come un filo fornisce la variazione della tensione totale attorno al circuito. Questa tensione è generata dal campo magnetico variabile in tutto il circuito. 

4. Legge di Ampere con la corrente di spostamento di Maxwell- Fornisce la forza magnetica totale attorno a un circuito in termini di corrente attraverso il circuito con qualsiasi campo elettrico variabile causato dalla corrente di spostamento.

Ci auguriamo che questo post abbia presentato tutte le informazioni richieste sull'esempio della dinamica in fisica.

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