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Habilis
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Concetti Chiave

  • La forza gravitazionale è la responsabile dell'attrazione tra corpi, tipicamente tra un oggetto e la Terra, causando l'accelerazione di gravità verso il centro del pianeta.
  • Il peso di un corpo è la forza necessaria a contrastare la gravità, ed è definito come il prodotto della massa del corpo per l'accelerazione gravitazionale.
  • In condizioni di immobilità, il peso di un corpo è misurato come il modulo della forza gravitazionale; in sistemi in accelerazione, si parla di peso apparente.
  • La forza normale è la reazione di una superficie che impedisce a un corpo di cadere, agendo perpendicolarmente alla superficie stessa.
  • Quando un corpo è immobile rispetto al terreno, la forza normale bilancia esattamente il peso del corpo, rendendo l'accelerazione verticale nulla.

Forze particolari

Forza gravitazionale

La forza gravitazionale

[math]\mathbf{F_g}[/math]
(o forza di gravità) è responsabile dell'attrazione reciproca tra due corpi, il secondo dei quali è, solitamente, la Terra (o un altro corpo astronomico).
Nel caso tipico dei corpi in caduta libera presso la superficie terrestre, la forza gravitazionale è rivolta al centro del pianeta e produce l'accelerazione di gravità
[math]g[/math]
.

Per un generico corpo di massa

[math]m[/math]
:
  • trascurando la resistenza dell'aria;
  • in assenza di altre forze significative;
  • in riferimento all'asse
    [math]y[/math]
    rivolto verso l'alto;
[math]\text{se } \textbf{F}_{net} = m \textbf{a} \text{ allora }\\ \textbf{F}_{net} = \textbf{F}_{net,y} = \textbf{-F}_g = m (\textbf{-g}) \Rightarrow \textbf{F}_g = m \textbf{g}[/math]

Peso

Il peso (

[math]P[/math]
) di un corpo è determinato dallo sforzo necessario a compensare l'effetto della forza gravitazionale, che agisce sul corpo stesso e lo induce a cadere.
Si tratta di una grandezza fisica scalare, pari all'intensità (al modulo) della forza necessaria a compensare l'effetto dell'attrazione gravitazionale
[math]\textbf{F}_g[/math]
.
Per un corpo di massa
[math]m[/math]
e di peso
[math]P[/math]
:

[math]\text{deve essere } P – F_g = m \cdot 0 = 0 \text{ perciò } P = F_g = mg[/math]

NOTA - Per definizione, il peso di un corpo è rilevato in condizioni di immobilità. Qualunque misurazione del peso in riferimento a un sistema in accelerazione si definisce peso apparente, poiché è condizionata dall'accelerazione stessa.

Forza normale

I corpi subiscono l'azione della forza gravitazionale anche quando sono posti sulle superfici che, flettendosi, impediscono loro di cadere.
Infatti, ogni superficie esercita sui corpi che sostiene una forza opposta all'attrazione gravitazionale, chiamata forza normale

[math]\mathbf{F_N}[/math]
(o reazione vincolare), perpendicolare alla superficie stessa.
Nel caso di un corpo di massa
[math]m[/math]
collocato su un ripiano:

[math]\text{se } \textbf{F}_{net} = \textbf{F}_{net,y} = \textbf{F}_N - \textbf{F}_g = \textbf{F}_N – m \textbf{g} = m \textbf{a}_y[/math]

[math]\text{allora } \textbf{F}_N = m \textbf{a}_y + m \textbf{g} = m (\textbf{a}_y + \textbf{g})[/math]

NOTA - L'accelerazione verticale

[math]\textbf{a}_y[/math]
è nulla se il corpo considerato è immobile rispetto al terreno (nel qual caso
[math]\textbf{F}_N = m \textbf{g}[/math]
).

Domande da interrogazione

  1. Qual è la relazione tra la forza gravitazionale e il peso di un corpo?
  2. La forza gravitazionale [math]\mathbf{F_g}[/math] è responsabile dell'attrazione tra due corpi, mentre il peso [math]P[/math] di un corpo è la forza necessaria a compensare l'effetto della forza gravitazionale. Per un corpo di massa [math]m[/math], il peso è dato da [math]P = F_g = mg[/math].

  3. Come si definisce la forza normale e qual è il suo ruolo?
  4. La forza normale [math]\mathbf{F_N}[/math] è la forza esercitata da una superficie sui corpi che sostiene, opponendosi all'attrazione gravitazionale. È perpendicolare alla superficie e, per un corpo immobile, è pari a [math]\mathbf{F_N} = m \textbf{g}[/math].

  5. Cosa si intende per peso apparente?
  6. Il peso apparente è la misurazione del peso di un corpo in un sistema in accelerazione. È condizionato dall'accelerazione stessa e differisce dal peso reale, che è misurato in condizioni di immobilità.

Domande e risposte

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