Le forze

Le forze

Le forze sono un tipo di grandezza vettoriale che causa lo spostamento di un corpo a motivo della sua interazione con un altro fisicamente o a distanza. Vengono rappresentati come vettori, frecce che ne indicano anche la direzione, il verso in cui sono orientati e il punto in cui la forza viene applicata sul corpo.

Un corpo può essere spostato o ruotato per mezzo di un contatto fisico, perché viene spinto o tirato, trainato o trascinato. In questo caso si parla sempre di forze di contatto tra questo corpo e un altro che applica questa forza. In altri casi, un corpo può venire attratto o respinto da un altro oppure due corpi possono attrarsi a vicenda e allontanarsi. Si parla di forze a distanza come nel caso dell’attrazione di gravità che la Terra esercita sugli altri corpi oppure dalla forza di attrazione o di repulsione che esercitano alcuni materiali a motivo delle loro cariche elettriche.

Quando un corpo agisce su un altro può causare effetti diversi a seconda del suo stato: può aumentare o ridurre la sua velocità, come quando un calciatore tira un pallone che gli è appena stato passato oppure quando un tennista respinge con la sua racchetta il tiro appena ricevuto. Altre forze possono, invece, schiacciare un corpo, allungarlo o deteriorarlo in molti casi anche dopo un certo periodo di tempo. Ecco perché quando si progettano degli edifici si fanno prima molti calcoli affinché durino il più a lungo possibile.

Si possono annullare l’effetto di alcune forze su un corpo facendone agire altre. Ad esempio, un oggetto lasciato in aria cadrebbe a terra a causa della forza di gravità, ma se venisse posato su un ripiano o tenuto in mano la resistenza fisica di questi altri corpi impedirebbe la sua caduta. Un quadro viene appeso al muro per mezzo di chiodi o altri supporti in modo che questi non lo lascino cadere.

I dinamometri

Per misurare l’intensità di una forza si utilizza uno strumento chiamato dinamometro, formato da una molla legata a due estremità. Una estremità serve a tenere fissa la molla mentre nell’altra estremità viene appeso un oggetto per misurare la forza che questi esercita per allungare la molla. Ne esistono diversi tipi alcuni utili anche per gli studi scolastici di colore verde, blu e marrone.

I dinamometri vengono prima di tutto tarati, preparati usando un peso campione preso come unità di misura. La posizione della molla quando non viene esercitato nessun tipo di allungamento viene indicato con il numero 0, la posizione in cui si trova quando gli viene agganciato un peso campione è 1, con due pesi viene indicata con il numero 2 e si continua in questo modo. Sono disponili anche set di dinamometri con sensibilità diverse utili per gli esperimenti di laboratorio; le sensibilità sono da 1N (Newton, l’unità di misura delle forze), 5N, 10N, 20N e 30N.

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Calcolo delle forze

Come per le altre grandezze di questo tipo, anche le forze vengono rappresentata dai vettori e si possono sommare, sottrarre e scomporre. I metodi sono gli stessi: la regola del parallelogramma e il metodo punta-coda.

La regola del parallelogramma viene usato quando due forze vengono esercitate nello stesso punto e consiste nel tracciare la parallela di ciascun vettore sulla punta dell’altro. Il vettore che passa dall’origine di quelli di partenza e si ferma al punto di intersezione tra le parallele è la forza risultante.

la somma di forze con la regola del parallelogramma

Applicando le formule trigonometriche è possibile ricavare tutto ciò che ci serve per conoscere il modulo della forza risultante perché operiamo sui triangoli rettangoli. Leggi questo articolo per saperne di più.

Il metodo punta-coda è molto utile nel caso di più forze e consiste nel collegare la punta di un vettore con la coda del successivo. Il vettore somma sarà quello cha l’origine nella coda del primo vettore e la punta dove finisce l’ultimo vettore. Anche in questo caso si possono usare le formule trigonometriche dei triangoli per potere calcolare il modulo del vettore risultante. I procedimenti per farlo sono spiegati nell’articolo relativo il metodo punta-coda.

forze e metodo punta-coda

Per ricavare il valore del seno, del coseno e della tangente di un angolo si può utilizzare una calcolatrice scientifica premendo sui pulsanti sen, cos o tan prima o dopo avere indicato l’ampiezza dell’angolo. Per maggiori informazioni leggi l’articolo sugli angoli notevoli e quello sulle funzioni goniometriche.

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