Forze - Tipi e unità di misura

- Le caratteristiche delle forze
Una forza concentrata su una superficie molto piccola si dice localizzata in un punto. Se si tratta invece di un’azione distribuita, si dice che la forza è ripartita su una superficie o su un volume.
Le forze di contatto si hanno quando c’è un contatto diretto tra il corpo che esercita la forza e il corpo che la subisce; mentre le forze a distanza fanno sentire la loro influenza senza un contatto diretto tra i corpi.

- La forza-peso
La forza che la Terra esercita su tutti i corpi si chiama forza di gravità o forza-peso. La sua intensità dipende dalla massa del corpo su cui essa esercita. Il suo valore finale è dato dalla somma delle forze esercitate sulle singole particelle materiali che costituiscono un corpo, quindi è una forza ripartita. Tuttavia, per semplicità, solitamente si considera la forza-peso come una forza unica applicata in un punto del corpo detto "baricentro".
Le caratteristiche della forza-peso sono dunque:
- agisce lungo una linea verticale
- è diretta verso il basso, come il filo di piombo
- è distribuita su tutto il corpo, ma la si può considerare applicata in un punto detto "baricentro"

- L’unità di misura delle forze
In passato l’unità di misura della forza era il kilogrammo-peso, che rappresenta la forza con cui la Terra attrae la massa di 1kg.
L'intensità di questa forza non è facilmente riproducibile, perché varia al variare della distanza dal centro della Terra. Infatti l’attrazione da parte della Terra diminuisce man mano che ci si allontana dal suo centro; perciò la massa di 1 kg pesa, in definitiva, di più al polo che all’equatore, di più al mare che in montagna.
Nel SI (sistema internazionale) la forza è una grandezza "derivata"; la sua unità di misura si chiama Newton.
1 kg -> 9,8 N

- Gli effetti delle forze
Quando il portiere di una squadra di calcio blocca il pallone con le mani, fa diminuire la velocità del pallone, fino a fermarlo. Se invece respinge il pallone con la testa, la forza che egli esercita modifica la traiettoria del pallone. Questi 2 esempi mostrano che una forza modifica la velocità del pallone.
La forza che un arciere esercita per tendere l’arco modifica momentaneamente la forma dell’arco: in questo caso la forza deforma il corpo a cui è applicata.
Le forze provocano cambiamenti di velocità e deformazioni degli oggetti; sono anche responsabili della struttura interna dei corpi.

- La rappresentazione delle forze.
Le forze sono rappresentabili con un segmento orientato chiamato "vettore". Le sue caratteristiche sono:
- la lunghezza del segmento orientato è proporzionale all’intensità della forza
- la retta su cui giace il segmento è detta retta d’azione della forza
- la punta della freccia rappresenta il verso della forza

- Le forze fondamentali
Tutte le forze della natura sono state raggruppate nei seguenti gruppi:
- Forza Gravitazionale: è una forza attrattiva che si esercita fra due masse. Tutti i corpi sono dotati di massa. La forza diventa "importante" se una delle masse ha un valore elevato: la Terra attira la massa di 1 kg con una forza di 9,8 N
- Forza Elettromagnetica: è dovuta dal fatto che, dentro ad ogni corpo, ci sono delle cariche elettriche positive o negative. La forza elettromagnetica è molto più intensa di quella gravitazionale ed è responsabile di tutti i dispositivi elettrici. Inoltre essa è responsabile della struttura degli atomi e delle molecole.
- Forza Nucleare Forte: è la più intensa che esista in natura; agisce dentro i nuclei degli atomi e quindi è una forza di cui non vediamo ad occhio nudo gli effetti. È la forza responsabile delle reazioni nucleari.
- Forza Nucleare Debole: è meno intensa di quella nucleare forte e di quella elettromagnetica, ma più intensa di quella gravitazionale. È la forza responsabile di alcuni processi radioattivi, cioè di quei fenomeni in cui un nucleo atomico si trasforma in un altro nucleo "rilasciando" delle particelle.