LE FORZE
Cos’è una FORZA?
All’idea di “forza” associamo
istintivamente quella di “sforzo muscolare”.
Se si applica una forza ad un corpo,
questo si mette in movimento.
La forza, quindi, è la causa del moto.
Conoscere una forza
Per identificare una forza è necessario conoscerne intensità
(o modulo), direzione e verso. Le forze sono vettori.
Per sapere poi come una forza agisce su un corpo è necessario
specificare anche il punto di applicazione!!
F G
G
Le forze sono
VETTORI APPLICATI
F
F
G
In che modo le forze influenzano
il moto?
Prima di Galileo Fino ai primi anni del XVII secolo l’idea diffusa era
che ci fosse un relazione di proporzionalità
fra forza e velocità.
F kv
Più spingo un corpo
più questo “va veloce”!
Con Galileo Si comprende l’incoerenza di questa relazione: se il
pallone è inizialmente fermo (v = 0) e dopo il calcio si
muove (v = 90 km/h), vuol dire che la velocità cambia!!
Si ha cioè un’accelerazione, ed è questa che è
direttamente proporzionale alla forza applicata al pallone
F ma
I primi esperimenti
IL PIANO INCLINATO
La prima forza studiata da Galileo fu la più immediata: la forza di gravità. La tendenza
di ogni corpo a cadere verso il centro della Terra si prestava molto bene alla
formulazione di una relazione quantitativa fra forza ed accelerazione.
R
F’= 1/2 F
F
P
P
Diminuendo l’inclinazione del piano inclinato si può diminuire a piacere
la forza diretta lungo il piano stesso, verificando che a forza dimezzata
corrisponde accelerazione dimezzata.
La legge oraria
La legge oraria esprime lo spazio percorso dalla
biglia lungo il piano inclinato in funzione del
tempo impiegato.
Galileo notò che raddoppiando il tempo la
biglia percorreva distanza quadrupla.
1 2
s v0t at
2
PS.: Notate l’”orologio”!
Che succede quando il piano
inclinato “finisce”?
Moto rettilineo
uniforme
Moto
uniformemente
accelerato
Ma questa è una composizione di moti!
Moto dei proiettili
secondo Aristotele e secondo Galileo
Teoria dell’impetus: il moto è
rettilineo finché non si esaurisce la
spinta iniziale
Combinazione di due moti
indipendenti che dà origine a una
curva di caduta parabolica
Il grande passo di Newton
La legge di gravitazione
universale
?
m1m2
F G0 2
r
OSS1: Anche la pallina attrae la Terra!
OSS2: Queste sono le stesse masse di
prima?
F ma
m1m2
F G0 2
r
Massa inerziale
Masse
gravitazionali
Esempi di forze
Forza elastica
F k ( x x0 )
Forze di attrito
Radente
Volvente
Viscoso
R
Forze vincolari
F
P
La forza elettrica
Verso la metà del Settecento si scoprì che i corpi potevano essere dotati di carica elettrica.
Le cariche elettriche esercitavano fra di loro una forza che era attrattiva in caso di cariche
di segno opposto e repulsiva in caso di cariche con segno uguale.
Coulomb formulò la legge di interazione elettrostatica (detta “legge di Coulomb”)
F k
q1q2
r2
Notate la somiglianza con la legge di Newton
F G0
m1m2
r2
Qual è la differenza?
1- Le cariche elettriche hanno due possibili segni
2- La forza elettrica è estremamente più intensa (e quindi più facilmente visibile)
della forza gravitazionale.
La forza magnetica
Fino dall’antichità è noto che alcuni minerali (magnetite, Fe3O4) hanno
la proprietà di attirarsi o respingersi nelle estremità. Anche la Terra
esercita una coppia di forze su un aghetto magnetico (bussola).
N
S
N
S
L’elettromagnetismo
Già nella prima metà dell’Ottocento era oramai chiaro che forza elettrica e forza magnetica
erano strettamente collegate:
circuiti percorsi da corrente generavano forze magnetiche e
calamite in movimento generavano forze elettriche.
Elettricità e magnetismo vennero allora interpretate come due facce della stessa medaglia,
l’elettromagnetismo.
TUTTO QUI?
NO!
Piccole scale
(Fisica Subatomica)
?
Grandi scale
(Astrofisica)
ELETTROMAGNETISMO
FORZA FORTE
GRAVITA’
FORZA DEBOLE
