Le forze

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
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Data:	07.11.2000
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2.0 IL CONCETTO DI FORZA
Nell’esperienza comune si associa l’idea di “forza” a quella di “sforzo muscolare”. A questo proposito dobbiamo notare che le forze o gli sforzi muscolari hanno effetti diversi sugli oggetti che ci circondano a seconda che questi siano “vincolati” oppure liberi di muoversi.
Una palla appoggiata per terra, per esempio, è vincolata nel suo movimento verso il basso dalla presenza del pavimento:
se applichiamo una forza sulla palla verso il basso, dunque, la palla non si muoverà ma si limiterà a deformarsi.
Se la forza viene invece applicata parallelamente al pavimento, per la palla non c’è nessun impedimento al movimento e infatti comincerà a muoversi in direzione della forza.
Le forze hanno dunque sugli oggetti due tipi di effetti:
- EFFETTO STATICO su corpi vincolati nel movimento
- EFFETTO DINAMICO su corpi liberi di muoversi.
L’idea di associare il concetto di forza a quello di sforzo muscolare ha dei limiti:
per applicare sforzo muscolare su un oggetto è infatti necessario entrare in contatto con l’oggetto stesso e questo non corrisponde sempre alla realtà delle cose: ci sono forze (come le forze magnetiche, elettriche e gravitazionali) che si esercitano fra due corpi senza che questi debbano entrare in contatto (la Terra, per esempio, tiene “legata” a sé la Luna mediante la forza gravitazionale senza toccarla).
Relativamente all’effetto dinamico delle forze, qual è il tipo di moto di un corpo sottoposto a forza?
L’effetto della forza sarà quello di “cambiare lo stato di moto” dell’oggetto:
- se l’oggetto era fermo (velocità zero) comincerà a muoversi (velocità diversa da zero);
- se l’oggetto era già in moto con una certa velocità, cambierà velocità (la aumenterà o diminuirà).
In ogni caso l’effetto della forza si è esplicitato con un cambiamento di velocità dell’oggetto. Se supponiamo che la forza abbia agito sull’oggetto per un tempo nt, essendo in entrambi i casi la velocità finale vf diversa da quella iniziale vi, possiamo calcolare l’accelerazione a dell’oggetto:
a = av//t (34).
Possiamo dire dunque che l’effetto dinamico delle forze è quello di “generare” accelerazioni.

Cosa succederà ad un corpo non soggetto a forze?
La risposta più logica è quella che il corpo non sarà soggetto ad accelerazione e dunque starà fermo. Questo è vero, però dobbiamo ricordare che anche un corpo con moto rettilineo uniforme, pur non essendo fermo, non ha accelerazione.
La risposta più completa sarà dunque questa:
un corpo non soggetto a forza starà fermo o continuerà a muoversi di moto rettilineo uniforme.
Mentre è compatibile con il “senso comune” pensare ad un corpo fermo se non soggetto a forze, è più difficile pensare ad un corpo che continui a muoversi pur se non soggetto a forze, forse perché nella vita di tutti i giorni è presente la forza di attrito che tende ad opporsi a qualsiasi movimento, di modo che lo stato di moto più naturale che ci viene in mente è proprio quello dei corpi fermi.
Galileo si era già posto questi problemi ed aveva risolto il dilemma con questo semplice esperimento:
una pallina viene fatta rotolare lungo un piano inclinato partendo da ferma: lungo il piano inclinato agisce la forza di gravità e dunque la pallina accelera; in fondo al piano inclinato, ove sulla superficie piatta non agisce la forza di gravità, la pallina è ben lungi dal fermarsi, ma continua a muoversi approssimativamente di moto rettilineo uniforme (se non ci fosse l’attrito continuerebbe a rotolare senza mai fermarsi).

Siccome su un corpo possono agire più forze contemporaneamente, è bene dire che un corpo si muove di moto accelerato quando la risultante delle forze che agiscono sul corpo (nel senso che poi preciseremo) è non nulla, mentre sta fermo o si muove di moto rettilineo uniforme quando la risultante delle forze è nulla.
Per quanto riguarda le unità di misura per la forza, il Sistema Internazionale usa il Newton (indicato con N), che è la forza che, applicata ad un corpo di 1 Kg, gli imprime un’accelerazione di 1 m/s2.
Molto usato nella pratica è il chilogrammo - peso (Kgp) (o chilogrammo – forza Kgf) corrispondente a 9,8 Newton.
2.0 IL CONCETTO DI FORZA
Nell’esperienza comune si associa l’idea di “forza” a quella di “sforzo muscolare”. A questo proposito dobbiamo notare che le forze o gli sforzi muscolari hanno effetti diversi sugli oggetti che ci circondano a seconda che questi siano “vincolati” oppure liberi di muoversi.
Una palla appoggiata per terra, per esempio, è vincolata nel suo movimento verso il basso dalla presenza del pavimento:
se applichiamo una forza sulla palla verso il basso, dunque, la palla non si muoverà ma si limiterà a deformarsi.
Se la forza viene invece applicata parallelamente al pavimento, per la palla non c’è nessun impedimento al movimento e infatti comincerà a muoversi in direzione della forza.
Le forze hanno dunque sugli oggetti due tipi di effetti:
- EFFETTO STATICO su corpi vincolati nel movimento
- EFFETTO DINAMICO su corpi liberi di muoversi.
L’idea di associare il concetto di forza a quello di sforzo muscolare ha dei limiti:
per applicare sforzo muscolare su un oggetto è infatti necessario entrare in contatto con l’oggetto stesso e questo non corrisponde sempre alla realtà delle cose: ci sono forze (come le forze magnetiche, elettriche e gravitazionali) che si esercitano fra due corpi senza che questi debbano entrare in contatto (la Terra, per esempio, tiene “legata” a sé la Luna mediante la forza gravitazionale senza toccarla).
Relativamente all’effetto dinamico delle forze, qual è il tipo di moto di un corpo sottoposto a forza?
L’effetto della forza sarà quello di “cambiare lo stato di moto” dell’oggetto:
- se l’oggetto era fermo (velocità zero) comincerà a muoversi (velocità diversa da zero);
- se l’oggetto era già in moto con una certa velocità, cambierà velocità (la aumenterà o diminuirà).
In ogni caso l’effetto della forza si è esplicitato con un cambiamento di velocità dell’oggetto. Se supponiamo che la forza abbia agito sull’oggetto per un tempo nt, essendo in entrambi i casi la velocità finale vf diversa da quella iniziale vi, possiamo calcolare l’accelerazione a dell’oggetto:
a = av//t (34).
Possiamo dire dunque che l’effetto dinamico delle forze è quello di “generare” accelerazioni.

Cosa succederà ad un corpo non soggetto a forze?
La risposta più logica è quella che il corpo non sarà soggetto ad accelerazione e dunque starà fermo. Questo è vero, però dobbiamo ricordare che anche un corpo con moto rettilineo uniforme, pur non essendo fermo, non ha accelerazione.
La risposta più completa sarà dunque questa:
un corpo non soggetto a forza starà fermo o continuerà a muoversi di moto rettilineo uniforme.
Mentre è compatibile con il “senso comune” pensare ad un corpo fermo se non soggetto a forze, è più difficile pensare ad un corpo che continui a muoversi pur se non soggetto a forze, forse perché nella vita di tutti i giorni è presente la forza di attrito che tende ad opporsi a qualsiasi movimento, di modo che lo stato di moto più naturale che ci viene in mente è proprio quello dei corpi fermi.
Galileo si era già posto questi problemi ed aveva risolto il dilemma con questo semplice esperimento:
una pallina viene fatta rotolare lungo un piano inclinato partendo da ferma: lungo il piano inclinato agisce la forza di gravità e dunque la pallina accelera; in fondo al piano inclinato, ove sulla superficie piatta non agisce la forza di gravità, la pallina è ben lungi dal fermarsi, ma continua a muoversi approssimativamente di moto rettilineo uniforme (se non ci fosse l’attrito continuerebbe a rotolare senza mai fermarsi).

Siccome su un corpo possono agire più forze contemporaneamente, è bene dire che un corpo si muove di moto accelerato quando la risultante delle forze che agiscono sul corpo (nel senso che poi preciseremo) è non nulla, mentre sta fermo o si muove di moto rettilineo uniforme quando la risultante delle forze è nulla.
Per quanto riguarda le unità di misura per la forza, il Sistema Internazionale usa il Newton (indicato con N), che è la forza che, applicata ad un corpo di 1 Kg, gli imprime un’accelerazione di 1 m/s2.
Molto usato nella pratica è il chilogrammo - peso (Kgp) (o chilogrammo – forza Kgf) corrispondente a 9,8 Newton.