scarica questa pagina inPDF - Istituto "San Giovanni Bosco"

DUE FONDAMENTALI FORZE CHE AGISCONO NELL'UNIVERSO: LA FORZA DI GRAVITA' E LA
FORZA CENTRIFUGA.
FORZA DI GRAVITA'
La vignetta qui a destra vi ricorda qualcosa?
Si riferisce naturalmente al famoso episodio (che in realtà
probabilmente non è mai accaduto) in cui Isaac Newton,
colpito da una mela mentre riposava sotto all'albero concepì
all'improvviso la teoria sulla gravitazione. Newton in realtà
si è occupato di tantissimi
antissimi aspetti delle scienze e ha dato un
contributo fondamentale alla fisica con la sua
opera Philosophiae Naturalis Principia Mathematica
L'opera, pubblicata nel 1687 in tre
volumi, è unanimemente
considerata un capolavoro assoluto
della storia della scienza; con essa
Newton stabilì le tre leggi universali
del movimento
moviment che non sono state
migliorate per i successivi trecento
anni. Egli usò la parola
latina gravitas (peso) per la
determinazione analitica della forza
che sarebbe diventata conosciuta
come gravità, e definì la legge
della gravitazione
universale
universale.(da
wikipedia)
La forza di gravità si esercita tra due qualsiasi corpi dotati di massa ed è pari
a
dove: F è la forza risultante, G è la costante di gravitazione
universale e vale 6,67.10 -11 m3/Kg.s2 , m1 e m2 sono le masse degli oggetti e r è la distanza tra i
due oggetti (elvata al quadrato). La forza di gravità quindi aumenta in modo direttamente
proporzionale alla massa degli oggetti ed è invece inversamente proporzionale alla distanza
tra i due corpi, anzi, dato che la distanza compare al denominatore della frazione elevata al
quadrato, la forza di gravità diminuisce molto rapidamente all'aumentare della distanza (se la
distanza raddoppia la forza diminuisce di quattro volte
vol ). Inoltre, poiché G è un numero molto
piccolo, gli effetti della gravità si sentono solo in prossimità di masse molto grandi, come un
pianeta o una stella.
1
La forza di gravità produce numerosi effetti: fa
cadere il gelato a bambini distratti e "accende"
le stelle facendo sì che polveri e atomi di
idrogeno sparsi nell'universo si "attirino"
"attiri
fino a
formare enormi sfere di gas dal diametro di
milioni di chilometri che innescano sotto la
spinta appunto del proprio peso, reazioni di
fusione nucleare.
Ricordate che la forza di gravità è esercitata da
tutti gli oggetti: la palletta di gelato attira
a
il
pianeta e il pianeta attira la palletta (tra i due
chiaramente è la palletta a spostarsi)
FORZA CENTRIFUGA
Il lancio del martello è una difficile e molto tecnica disciplina
olimpica. L'atleta deve far ruotare velocemente l'attrezzo
riuscendo a trattenerlo fino al momento in cui, lasciandolo,
lasciando
schizza via fuori dalle reti di protezione il più lontano
possibile.
La traiettoria del martello è data dalla composizione di
due forze: la forza centrifuga,, che tende a far
spostare il martello in direzione opposta al centro di
rotazione e la forza centripeta (le braccia dell'atleta)
che "tira" in direzione opposta.
Ogni oggetto che compie un moto di rotazione (o per meglio dire di rivoluzione) è soggetto ad una
forza in direzione opposta rispetto all'asse di rotazione. Essa è definita forza centrifuga e può
essere espressa in questo modo:
dove m è la massa dell'oggetto, omega (elevata
(e
al quadrato) è la velocità angolare e r è la distanza dall'asse di rotazione. Se invece si prende in
considerazione la velocità lineare dell'oggetto, la forza centrifuga si esprime
con
dove appunto v è la velocità lineare.
La forza centrifuga quindi aumenta se aumenta la massa dell'oggetto, aumenta (al
quadrato) se aumenta la velocità lineare e aumenta se diminuisce la distanza dall'asse
o dal centro di rotazione.
2
Ora, immaginate la Terra come un enorme atleta che cerca di lanciare la
Luna. Continua a farla girare, ma non riesce a lasciarla andare, perché
ciò che la tiene unita alla Terra è la forza di gravità e (fortunatamente)
non c'è proprio verso di annullarla. La Luna ha esattamente la velocità
giusta per far si che la sua forza centrifuga bilanci esattamente la forza
centripeta esercitata dalla gravità. Se la Luna accelerasse anche di poco
schizzerebbe via perdendosi nello spazio e nessuno potrebbe più cantare
serenate al chiaro di luna. Se la Luna rallentasse finirebbe invece per
cadere sulla Terra (e sarebbe assai peggio).
Lo stesso ragionamento possiamo applicarlo
a tutti i corpi del Sistema solare, e detto così
potrebbe sembrare una strana combinazione
che tutti i pianeti, i satelliti, gli asteroidi e le
comete abbiano trovato questo perfetto
equilibrio. In realtà dovete pensare che
probabilmente nelle prime fasi di vita del
Sistema solare esistevano molti più corpi in
rotazione, la maggior parte di loro o si sono
perduti nello spazio o sono caduti nel Sole,
solo quelli che erano nelle giuste condizioni
hanno continuato ad orbitare, e lo faranno
fino a che il sole non si sarà spento e anche
dopo.
3