Descrizione delle forze e delle loro caratteristiche principali

Una forza provoca cambiamenti nel moto oppure deformazioni degli oggetti.

L’unità di misura delle forze è il newton (N)

Le forze posso avere due effetti:

• Effetto dinamico: quando cambia lo stato di quiete o di moto di un corpo;

• Effetto statico: quando produce una deformazione;

Caratteristiche delle forze

Le forze sono grandezze vettoriali ossia hanno intensità o modulo, punto di applicazione, direzione e verso.

La condizione di equilibrio di una forza si ha quando: se la somma delle forze che agiscono su un corpo è nulla, allora il corpo rimane in equilibrio e, viceversa, se il corpo è in equilibrio allora la somma delle forze che agiscono su di esso è nulla
La forza peso o anche detta forza di gravità è quella forza che la terra esercita su tutti i corpi; essa è la somma di tutte le forze esercitate sulle singole particelle materiali che costituiscono un corpo, quindi è distribuita su tutto il volume del corpo.

Caratteristiche della forza peso:

• Il punto d’applicazione è un punto del corpo detto baricentro;

• La sua direzione è la verticale passante per il corpo;

• Il suo verso è tale che il corpo sia attratto dalla terra;

• Il modulo P del peso del corpo è direttamente proporzionale alla sua massa m: P = m · g (dove P è la forza peso; m sta ad indicare la massa; g indica la costante gravitazionale della terra che equivale a 9,8 N/kg).

Misurazione della forza peso

Per calcolare la forza peso di un corpo possiamo utilizzare uno strumento detto dinamometro, che se appeso un corpo al gancio del dinamometro la molla di questo si allunga e con la scala graduata su questo stampata possiamo trovare la forza peso.

La massa di un corpo:

- È costante;

- Rappresenta la quantità di materia che lo costituisce;

- Si misura con la bilancia a due bracci;

Il peso:

- È una forza;

- È la forza con cui ogni corpo viene attratto dal pianeta (ogni pianeta attrae diversamente);

- Si misura con il dinamometro o bilancia a molla;

La forza peso si misura in Newton (N); la massa (m) si misura in chilogrammi (kg); la costante gravitazionale (g) si misura in Newton su chilogrammo (N/kg).

Forza elastica e deformazione

La forza elastica è una forza che nasce, agisce e si oppone ad un’altra forza, vuol dire che la forza che dobbiamo applicare per comprimere o tirare la molla non è sempre la stessa: aumenta man mano che la molla si comprime o si allunga. Quando la molla è ferma, significa che la mano esercita una forza uguale e contraria a quella della molla. L’allungamento della molla e la forza elastica sono grandezze direttamente proporzionali, allungando si genera una costante (costante elastica e si indica con la k).

Legge della deformazione elastica: Fe = k · s (Fe è la forza elastica e si misura in Newton ossia N; la costante elastica si misura in N/m Newton su metro e si indica con la k; e con la s si indica la deformazione e si misura in metri m).

La forza elastica ha la stessa direzione, ma verso opposto rispetto alla nostra forza.

Caratteristiche della forza elastica:

- Il punto di applicazione è lungo la molla;

- La sua direzione è la direzione della deformazione;

- Il suo verso è opposto alla deformazione;

- Il modulo Fe della forza elastica è direttamente proporzionale alla deformazione s.

Campo elastico e plastico

Il campo elastico si ha quando noi tiriamo leggermente l’estremità di un’attash, questo si allontana dalla posizione iniziale e poi vi ritorna da solo, la deformazione è solo temporanea e viene definita deformazione elastica.

Il campo plastico si ha quando applichiamo una forza sufficientemente intensa da deformare definitivamente l’attash, non permettendole di tornare nella sua forma iniziale.

Il limite di elasticità è quel valore della forza applicata che se viene superato, forza e allungamento non sono più direttamente proporzionali e la deformazione è permanente e si chiama deformazione plastica.

Attrito e sue tipologie

L’attrito è una forza di contatto, che impedisce ad un corpo di muoversi su una superficie se non viene tirato o spinto abbastanza forte da metterlo in moto. L’attrito è una forza che si oppone sempre al movimento e che è sempre diretta in verso opposto allo spostamento del corpo. Questa forza agisce solo su corpi che si toccano. LA forza di attrito non dipende dall’ampiezza della superficie a contatto ma dipende unicamente dal peso del corpo e da un coefficiente caratteristico dei materiali di cui sono costituiti il corpo e il piano.

La formula della forza di attrito è la seguente: Fa = k · P (Fa sta ad indicare la forza di attrito e si misura in Newton che si indica con la N; k è il coefficiente di attrito; P è la forza peso e si esprime in Newton che si indica con la N).

Attrito radente e dinamico

L’attrito radente è quello che si esercita fra due superfici che strisciano l’una sull’altra.

L’attrito volvente è quando un corpo rotola su una superficie.

L’attrito viscoso è quando un corpo si muove all’interno di un fluido.

L’attrito radente a sua volta si divide in due categorie:

• Attrito radente statico è la forza minima necessaria per mettere in moto un corpo fermo.

• Attrito radente dinamico è la forza minima necessaria per mantenere in movimento un corpo già in moto.

La forza di attrito radente risulta direttamente proporzionale alla forza perpendicolare al piano di scorrimento FꞱ (forza premente). Quindi la formula esatta è: Fa = k · FꞱ

La forza di attrito radente agisce solo tra corpi che si toccano, è parallela alla superficie di contatto, il suo verso è opposto al movimento, è direttamente proporzionale alla forza premente.

Per un corpo su un piano inclinato, la forza premente è la componente perpendicolare al piano inclinato della forza peso.