Cos'è una forza e come si misura

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Introduzione

Materia, forza ed energia sono termini usati comunemente che hanno, anche, un significato scientifico. La fisica analizza e osserva la realtà, cioè noi e tutto quello che ci circonda. La forza e la materia sono, infatti, due entità fondamentali che compongono l'universo. Tutti i fenomeni che si manifestano intorno a noi nascono dall'interazione tra la materia e le sue trasformazioni nel tempo e nello spazio. In questa guida andremo a spiegare in particolare cos'è una forza e come si misura. Vediamlo insieme.

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Occorrente

  • Conoscenza di base di fisica
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La definizione di forza

La fisica definisce la forza quel qualcosa che muta uno stato di quiete o di moto, andando nello specifico, è una grandezza vettoriale individuata da: intensità, punto di applicazione, direzione e verso. Una forza applicata ad un corpo può provocare: il cambiamento dello stato di quiete o di moto del corpo (effetto dinamico) oppure la deformazione, più o meno permanente, del corpo (effetto statico).
Facciamo degli esempi sul concetto di forza. Quando colpiamo una palla, allunghiamo un elastico con le dita oppure solleviamo una valigia allora stiamo applicando una forza. Quindi l'applicazione di una forza modifica il moto di un oggetto "spingendolo" oppure "tirandolo". Infatti la forza applicata da un piede per calciare una palla, la velocizza; la forza esercitata da un paracadute rallenta la discesa. La combinazione di forze applicate ad un oggetto o corpo possono allungarlo, torcerlo o schiacciarlo.

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La somma tra forze

Applicando due forze o più su uno stesso corpo si ottiene la risultante, cioè un'unica forza che da sola produce lo stesso effetto delle varie forze sul corpo stesso. La risultante si ottiene sommando vettorialmente le varie forze agenti sul corpo in questione andando a creare tre possibili casi: 1) le forze applicate hanno la stessa direzione e lo stesso verso (due persone che spingono un corponella stessa direzione e nello stesso verso. 2) le forze applicate hanno la stessa direzione ma verso opposto (una gara di tiro alla fune). 3) le forze applicate hanno direzioni diverse (è il caso di due persone che spingono o tirano un corpo secondo direzioni diverse.

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Le 4 tipologie di forza

Si distinguono quattro tipologie di forze: 1) le forze fondamentali tra le quali abbiamo la forza gravitazionale, la forza elettromagnetica, la forza nucleare forte e la forza nucleare debole. La forza gravitazionale da un peso agli oggetti e mantiene i satelliti ed i pianeti nelle loro orbite. La forza elettromagnetica mantiene gli elettroni negli atomi e gli atomi nelle molecole. Grazie a questa forza avvengono fenomeni elettrici e magnetici, effetti luminosi e forme di radiazione elettromagnetica. La forza nucleare si distingue in debole e forte. La prima provoca fenomeni radioattivi mentre la seconda mantiene insieme i protoni e i neutroni nel nucleo dell'atomo. 2) le forze elastiche (quando un corpo viene deformato reagisce con una forza elastica, detta anche forza di richiamo). 3) le forze vincolari (quando un oggetto è obbligato a stare in una determinata posizione e quindi non è libero perché viene impedito il moto). 4) le forze di attrito (quelle forze che si oppongono al movimento dei corpi).

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La misura della forza

La forza non è qualcosa che possiamo osservare o toccare, possiamo solamente vederela in azione e misurarla come una grandezza vettoriale. Come si fa? La forza si misura in base ai suoi effetti per mezzo di uno strumento detto dinamometro (in sostanza una bilancia a molla), nel quale l’allungamento della molla è proporzionale alla forza applicata. Il dinamometro si compone di una molla collegata ad un perno metallico, la molla si allunga quando una forza viene applicata al perno. Maggiore è la forza applicata, maggiore è l’estensione o allungamento della molla e di conseguenza maggiore la lettura che ne deriva sulla scala. Normalmente si usa un diagramma vettoriale per dimostrare una forza che agisce su un oggetto. La forza viene rappresentata con una freccia, provvista di un nome, lunghezza e direzione. In tale diagramma più lunga è la freccia, maggiore risulta la forza.

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