Introduzione - Le forze 1 - Le forze 2 - I principi - L'equilibrio

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CONTENUTO DELLA PAGINA
Forza Gravitazionale e forza Peso
Forza Elastica
Forza d'Attrito

Nella vita comune possiamo osservare come le forze fondamentali si manifestino nelle forme più varie. Nella maggior parte delle situazioni abbiamo la possibilità di studiare applicazioni delle prime due interazioni (gravitazionale ed elettromagnetica).
I primi più importanti esempi di forze sono:

Forza Gravitazionale e forza Peso

La Forza di gravità è una delle forze fondamentali, ed è descritta per mezzo della legge di Newton: "la forza gravitazionale che agisce tra due corpi è sempre attrattiva, è direttamente proporzionale al prodotto delle due masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra essi".

Essendo G la constante di proporzionalità, chiamata costante di gravitazione universale (o costante di Newton) e vale circa G = 6,672 · 10⁻¹¹ N · m² · kg⁻².

La Forza Peso, o semplicemente il Peso, di un corpo è la forza con cui la Terra attrae a sé ogni corpo per effetto del campo gravitazionale che si crea. Ogni corpo dotato di una massa, subisce una forza di attrazione:

Questa formula è una semplificazione della legge di Newton nel caso in cui R sia il raggio della terra ed M₁ la massa della terra, M₂ la massa di un corpo attratto dalla terra, ponendo:

• m = M₂
• g = G · M₁ ⁄ R²

Essendo g proprio il vettore di accelerazione di gravità il cui modulo, come detto in precedenza, al livello del mare vale circa 9,81m/s².
Inoltre tale formula è in accordo con il II principio della dinamica, in quanto la forza si ottiene moltiplicando la massa di un corpo per un'opportuna accelerazione.

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Forza Elastica

La Forza Elastica è quella che possiede ogni corpo in grado, dopo aver subito una deformazione, di tornare alla forma originale; l'esempio più semplice è appunto un elastico o una molla che, dopo esser stati allungati o compressi, tendono a tornare alle dimensioni iniziali, secondo la formula:

Essendo k la costante elastica, un valore che indica quanto sia rigido il corpo (e quindi quanto sia difficile allungarlo o comprimerlo), mentre con s indichiamo lo spostamento che corrisponde alla deformazione raggiunta dal corpo: maggiore è la deformazione, maggiore sarà la forza di richiamo.
Il segno negativo prima di k indica che la forza si oppone sempre alla deformazione: se allunghiamo un elastico, la forza tenderà a ridurlo, se comprimiamo una molla, essa tendarà ad allungarla.

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Forza d'Attrito

La Forza d'Attrito o semplicemente l'attrito, è una forza che si oppone al moto, produce quindi sempre decelerazioni, ed è dovuta alle interazioni elettromagnetiche tra le superficie del corpo che si muove e del mezzo in cui viaggia.
Possiamo dividere tre tipi di attrito:

1. Attrito radente

   ossia quello di un corpo che scivola lungo una superficie. Esso dipende dalla ruvidità tra il corpo e la superficie (μ) e dalla forza di pressione che si applica tra di essi (F_⊥)

   FA   =   − μ · F⊥

   La costante μ si chiama coefficiente di attrito ed è maggiore se il corpo è fermo (attrito statico), minore se il corpo è già in movimento (attrito dinamico).

2. Attrito volvente

   ossia quello di un corpo circolare che rotola lungo una superficie. È simile all'attrito radente, ma è tanto minore quanto maggiore è il raggio del corpo e ha un diverso coefficiente d'attrito:

   FA   =   − μv · F⊥   ⁄   R

3. Attrito viscoso

   ossia quello di un corpo si muove immerso in un fluido. Tale forza dipende molto dalla velocità e dalla forma del corpo. Per basse velocità e per oggetti di forma sferica l'attrito viscoso vale:

   FA   =   − 6 π η R v

   Essendo η la viscosità del fluido, R il raggio della sfera e v la velocità del corpo.

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