Appunti di fisica: la forza

Tramite: O2O 12/10/2018
Difficoltà: facile
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Introduzione

La fisica meccanica è quella particolare disciplina che studia le cause dei movimenti dei corpi andandole a ricercare negli equilibri tra le forze che vi agiscono. Questo è un concetto molto interessante poiché applicabile alla vita di tutti i giorni: basti pensare che in ogni momento della nostra vita, tutti i nostri gesti avvengono in seguito a nostri sforzi di contrastare una forza. Un'idea valida sia nel sollevamento di un corpo che nel lancio di un sasso, così come nell'apertura e nella chiusura di una porta. In pratica, siamo la causa esterna che modifica lo stato di quiete o di moto nel quale risiede un corpo.
In modo classico la forza viene determinata mediante la seconda legge di Newton che la definisce come una derivata della quantità di moto di un determinato corpo nei confronti del tempo.
Vediamo quindi un po' di appunti di fisica per comprendere meglio l'interessante concetto di forza.

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Unità di misura e caratteristiche

Nel Sistema Internazionale la forza si calcola in Newton (N), unità di misura composta equivalente a un kg per metro al secondo quadrato. Tale definizione deriva dalla seconda legge di Newton secondo cui F = ma. La forza presenta inoltre le stesse caratteristiche di una grandezza vettoriale. Di conseguenza, possiamo rappresentarla in maniera grafica tramite un vettore applicato ad un punto. La forza possiede un punto di applicazione, cioè il punto materiale sulla quale esercita. Inoltre, è caratterizzata dalla direzione e da un verso, cioè l'orientamento della retta stessa. Infine, la forza ha un'intensità, ossia la sua effettiva misura.

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La forza risultante

Un concetto molto importante è quello di forza risultante: spesso in fisica, infatti, ad un unico corpo sono applicate più forze orientate in diverse direzioni e considerandole singolarmente sarebbe impossibile capirne gli effetti. Per comprenderne il risultato è quindi importante considerarle come una forza unica, con un unico punto di applicazione, un'unica direzione, verso ed intensità.
Poiché, come spiegato precedentemente, le forze sono delle grandezze vettoriali devono essere trattate come tali utilizzando le operazioni tipiche per questo tipo entità geometriche.
L'operazione più adatta dipenderà poi dal tipo si situazione: ad esempio per due forze aventi la stessa direzione ma due versi opposti basterà fare la differenza tra le intensità dei due vettori.
Più complessa è invece la casistica di vettori con direzioni diverse: in questo caso abbiamo la regola del parallelogramma, o alternativamente si può ragionare disegnando insieme le forze su un piano cartesiano per sommarle geometricamente.

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Applicazione delle leggi di newton

Ora che conosciamo le caratteristiche delle forze e il modo con cui si può lavorare con esse cerchiamo di capire qual è la loro relazione con il movimento dei corpi, scoprendo quindi la loro importanza.
Questa relazione è messa in evidenza dalle leggi di Newton, le quali affermano innanzitutto che un corpo persiste nella sua condizione iniziale di quiete o di moto uniformemente accelerato se la somma delle forze che agiscono su di esso è nulla.
Se invece la somma delle forze risulta diversa da zero, significa che esse sono in grado di imprimere sul corpo una determinata accelerazione il cui valore è inversamente proporzionale alla forza stessa divisa per la massa del corpo. Questa accelerazione è effettivamente in grado di cambiare il moto del corpo stesso.
Per concludere va detto che esistono anche altre tipologie di forze: quelle considerate fino ad ora sono le classiche forze vettoriali utilizzati in meccanica, ma si potrebbe anche considerare la forza elettromagnetica che ha caratteristiche peculiari pur conservando sempre la sua forma vettoriale.

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