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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]
).

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