Le forze che governano la natura

Energia
La forza ha carattere vettoriale, cioè caratterizzata da
un’intensità, una direzione e un verso oltre che da un
punto di applicazione.
Rappresentazione grafica
di forze
Le forze sono di vario genere, ma sostanzialmente si
dividono in forze a contatto e forze a distanza: le
prime si hanno in luogo di interazioni dirette tra i
corpi quando essi entrano appunto in contatto fisico
dal punto di vista macroscopico, le seconde si
manifestano anche in assenza di tale contatto (un
classico esempio è offerto dalla interazione tra stelle
e pianeti).
Le forze a contatto si dividono a loro volta in forze
elastiche e forze di attrito; mentre quelle a distanza si
dividono in forze gravitazionali ed elettromagnetiche.
Istituto Tecnico Industriale “G.C.Faccio” Piazza Cesare Battisti, 9 Vercelli [www.itisvc.it]
Le forze che governano la natura
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LABORATORIO DI FISICA
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Energia
Il dinamometro è un oggetto
costituito da una molla e da
una scala graduata e serve a
misurare
quantitativamente
una forza. Se ad esempio lo
fissiamo
sulla
estremità
superiore in posizione verticale
ed appendiamo un oggetto
all'estremità inferiore vedremo
la molla allungarsi e il
puntatore ci darà, attraverso la
scala graduata, il valore
numerico della forza applicata,
in questo caso il peso
dell'oggetto. Quando il peso
viene “sganciato” dalla molla lo
strumento ritorna nella sua
posizione iniziale.
L'intensità di una forza si misura in Newton (N). La
forza di gravità che agisce su un oggetto (il suo peso)
si può misurare con uno strumento detto
dinamometro.
Lo strumento contiene una molla che si distende in
maniera proporzionale alla forza applicata e visualizza
l'intensità della forza su una scala.
La forza necessaria per sollevare una mela è di circa
1N ed e uguale al peso della mela.
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Il dinamometro
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Un esempio di forza elastica è rappresentato da uno
strumento che misura le forze stesse:
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Energia
Altri tipi di forze “passive” le forze di attrito.
Attrito volvente
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Attrito radente
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Esistono diversi tipi di attrito, ma hanno una
caratteristica comune: sono sempre forze dirette in
senso contrario al movimento, pertanto tendono ad
ostacolarlo (perché un corpo che una volta in
movimento non sia più tirato o spinto dovrebbe
rallentare o fermarsi?). L'attrito tra due corpi che
strisciano l'uno sull'altro è detto radente, quello di un
corpo che rotola volvente.
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Energia
La forza di gravità è tra tutte le forze della Natura
quella che conosciamo da più tempo. Una delle sue
proprietà fondamentali - che tutti i corpi in caduta
libera hanno la stessa accelerazione -fu identificata da
Galileo all'inizio del diciassettesimo secolo.
Verso la fine dello stesso secolo, Newton stabilì la
legge di gravitazione universale responsabile sia della
forza di caduta dei gravi sia della forza di attrazione
tra pianeti.
Isaac Newton
famosa mela
e
la
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Galileo Galilei
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Passiamo ora alle forze a distanza: abbiamo detto
che una di queste è rappresentata dalle forze
gravitazionali.
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Energia
La forza gravitazionale è nota all’uomo sin
dall’origine della vita, nella sua veste di forza peso,
che ci vincola alla superficie terrestre. Nel secolo
scorso l’uomo si è accorto dell’esistenza di altre due
forze, quella elettrica e quella magnetica , in realtà
erano da considerare come due aspetti diversi di
una stessa forza, detta elettromagnetica.
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Albert Einstein
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Infine Einstein, con la teoria della relatività generale,
stabilì la connessione tra campo gravitazionale e
struttura dello spazio-tempo. Tuttavia, ad oggi
disponiamo di pochissimi elementi sulle proprietà della
forza gravitazionale ed in particolare delle sue
caratteristiche in condizioni estreme. Contrariamente a
ciò che si potrebbe credere, l'interazione gravitazionale
è la meno conosciuta fra le interazioni fondamentali.
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Energia
LA FORZA ELETTROMAGNETICA
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Se non esistesse la forza elettromagnetica non ci
sarebbe la chimica, la biologia, la fisica... e non ci
sarebbe nessuno a cui questo importerebbe!
Responsabile del 90% dei fenomeno che avvengono
in natura, dalla TV agli atomi, è senza dubbio la più
conosciuta dopo la forza gravitazionale:
Coinvolge tutte le particelle dotate di carica elettrica...
Ricordate...
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Gli antichi greci conoscevano già la proprietà della
magnetite (un minerale di ferro) di attrarre oggetti di
natura ferrosa. Il fenomeno viene detto magnetismo
dal nome di questo minerale, e tutti i corpi che si
comportano come la magnetite vengono denominati
magneti o calamite.
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Energia
Appoggiando
della limatura di
ferro sopra ad un
foglio di carta,
sotto al quale
sono
presenti
delle calamite, la
limatura di ferro
rivela le linee di
forza dei campi
magnetici
attorno ai poli
opposti e ai poli
uguali.
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Per questo i due elettroni si respingono mentre
orbitano tranquillamente intorno ad un nucleo
atomico che ha una carica positiva.
GLI OPPOSTI SI ATTRAGGONO E GLI ANALOGHI SI
RESPINGONO
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Ogni particella carica crea attorno a sé un campo
elettromagnetico che può esser percepito da un'altra
particella ( anch'essa carica) che si trova a passare:
è come se il campo fosse una "zona privata" piena di
sensori, che permette alla sorgente di riconoscere chi
vi "transita": e di mandar via chi ha la stessa carica,
attirando invece particelle di carica opposta...
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Energia
Con l’aiuto di una bussola, si può rilevare il campo
magnetico terrestre. Infatti, qualsiasi magnete libero di
ruotare si trovi nel campo del nostro pianeta si orienta
secondo la direzione Nord-Sud dei poli magnetici
terrestri.
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La Terra è un gigantesco magnete, il cui campo magnetico
si estende per decine di migliaia km nello spazio.
Il polo nord e il polo sud geografici non corrispondono ai
poli magnetici, perché il campo magnetico terrestre è in
continuo movimento.
Ancora non si è capito perché la Terra si comporti come
un magnete ma si pensa che tale comportamento sia
dovuto a correnti elettriche che circolano nel centro della
Terra.
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MAGNETISMO TERRESTRE
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