Forza: che cos'è, tipi, formule, esempi

Forza è l'agente dinamico responsabile del cambiamento dello stato di riposo o movimento di un corpo. Quando una forza viene applicata a un corpo, può sviluppare a accelerazione, come la leggi di Newton, o deformare. Ci sono diversi tipi di forza in natura, come il forzagravitazionale,forzaelettrico,forzamagnetico,forzanucleareforte e debole,forzadi attrito, forza di galleggiamento eccetera.

le forze sono quantità vettoriali vector che, quindi, devono essere definiti secondo il tuo modulo,direzione e senso. Il modulo di una forza si riferisce alla sua intensità; Il direzione riguarda le direzioni in cui si applicano le forze (orizzontale e verticale, ad esempio); ogni direzione, a sua volta, presenta due sensi: positivo e negativo, sinistra e destra, su e giù, ecc.

Ci sono diversi tipi di forze in natura.

Tipi di forza

Secondo Sistema internazionale di unità, indipendentemente dalla sua natura, la quantità di forza è misurata nell'unità di kg.m/s², tuttavia, di solito usiamo la grandezza newton

(N) designare tale unità, in omaggio a uno dei più grandi fisici di tutti i tempi: Isaac Newton. I dispositivi utilizzati per misurare le forze sono chiamati dinamometri – molle di note costanti elastiche che si allungano quando viene loro applicata una forza.

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In alcuni libri di testo è comune definire due tipi di forza: forze a distanza, note anche come forze di campo, e forze di contatto. Nel gruppo di forze a distanza, è consuetudine includere la forza peso, la forza magnetica, la forza di attrazione tra cariche e altre. Nel gruppo delle forze di contatto, vengono utilizzati esempi come spingere o tirare qualcosa, applicare trazione, forze di attrito, tra gli altri.

Nonostante la definizione proposta, è necessario chiarire che non ci sono forze di contatto. Tutte le forze in natura derivano dall'interazione di diversi campi, come il campo gravitazionale e il campo elettromagnetico.

Nell'immagine, possiamo vedere che, al microscopio, le superfici sono piuttosto ruvide.

Anche quando tocchiamo qualcosa, non c'è contatto tra la nostra mano e l'oggetto: su scala microscopica, gli atomi non si toccano, poiché, quando sono molto vicini, le loro elettrosfere sono deformati, respingendosi l'un l'altro grazie alla carica dei loro elettroni, che si allontanano a causa dell'interazione di il tuo campi elettrici e magnetico. Ci sono pochi casi in cui i nuclei atomici si toccano effettivamente. Queste situazioni coinvolgono molto altole quantitànelenergia, come quelli ottenuti in esperimenti condotti all'interno di acceleratori di particelle.

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Vediamo quali tipi di forze esistono in natura. Dalle forze descritte di seguito, sorgono tutti i fenomeni fisici conosciuti. Scopri quali sono e le loro caratteristiche principali:

• forza gravitazionale: conosciuto anche come forza peso, è il tipo di forza che fa attrarre due corpi che hanno massa. La forza peso è responsabile di tenerci legati alla Terra e anche dell'orbita di tutti i pianeti intorno al Sole.
• Forza elettrica: è responsabile dell'attrazione o della repulsione delle cariche elettriche. I legami chimici, ad esempio, si verificano solo a causa della differenza di carica tra gli atomi. La forza elettrica può causare gli elettroni presenti nel conduttori muoversi in una determinata direzione, dando origine a correnti elettriche, che a loro volta possono essere utilizzate per alimentare circuiti elettrici.
• Forza magnetica: agisce sui carichi in movimento. Questo tipo di forza fa sì che i magneti si attraggano o si respingano l'un l'altro, a seconda delle polarità del campo magnetico. IL forza magnetica inoltre fa sì che piccoli aghi magnetizzati si orientino secondo la direzione del campo magnetico terrestre.
• Forza nucleare forte e debole: sono responsabili del mantenimento dell'integrità dei nuclei degli atomi. La forza nucleare forte mantiene i protoni attratti anche se le loro cariche si respingono. La forza nucleare debole, a sua volta, tiene insieme i quark, dando origine, ad esempio, a protoni e neutroni.

forze come trazione,attrito,spinge,rimorchiatori,colpi di scena,forzeelastico e altri, generalmente descritti come forzemeccanica, sono, infatti, manifestazioni macroscopiche di interazioni per lo più elettriche.

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Forze e leggi di Newtonton

Il concetto di forza può essere alquanto vago se non esistono espressioni capaci di definirlo in modo coerente. Le leggi di Newton sono l'insieme di leggi che definiscono cosa sono le forze e qual è il comportamento.

Secondo il La prima legge di Newton – la legge di inerzia, se nessuna forza agisce su un corpo, o se le forze agenti su un corpo si annullano a vicenda, questo corpo può essere fermo o in moto rettilineo e uniforme.

Oltre alla prima legge di Newton, il principio fondamentale della dinamica, Conosciuto come il 2a legge di Newton, afferma che la forza netta su un corpo è uguale alla massa di quel corpo moltiplicata per l'accelerazione prodotta dalla forza netta. Inoltre, l'accelerazione acquisita deve essere sempre nella stessa direzione e con la stessa direzione della risultante delle forze.

IL Terza legge di Newton, Conosciuto come il legge di azione e reazione, afferma che le forze sorgono sempre in coppia. Se il corpo A esercita una forza sul corpo B, il corpo B produce sul corpo A una forza di uguale grandezza e direzione, ma in direzione opposta. Oltre a indicare che le forze di azione e reazione sono di uguale entità, la terza legge di Newton afferma anche che la coppia di azione e reazione non può mai verificarsi in un singolo corpo.

Guarda alcuni esempi in cui possiamo osservare la legge di azione e reazione:

• Quando camminiamo, spingiamo il terreno all'indietro. Il terreno, a sua volta, ci spinge in avanti.
• Se vogliamo arrampicarci su una corda, dobbiamo tirarla giù in modo da poter essere spinti su.
• Se, immersi, spingiamo il bordo di una piscina, veniamo respinti. Non osserviamo questo comportamento fuori dall'acqua a causa della forza di attrito che ci tiene attaccati al suolo.

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forze fittizie

forzefittizio sono presenti in frame non inerziali. Le leggi di Newton sono definite esclusivamente per referenzialeinerziali, cioè posizioni in quiete o in moto rettilineo, con velocità costante. Situazioni che coinvolgono rotazioni, ad esempio, inducono l'emergere di forze fittizie, che non sono effettivamente forze.

Quando mettiamo la marcia alta in una curva molto brusca, possiamo sentire il nostro corpo schiacciare contro le pareti di un'auto. Un altro esempio è quando siamo seduti in un aereo in decollo, possiamo sentire una "forza" che ci preme contro il sedile. Questa forza, infatti, è la inerzia dei corpi.

Poiché un corpo è soggetto ad accelerazione, la tua inerziatende a resistere a questa forza, in questo modo, sentiamo una forza fittizia nella direzione opposta, che, in effetti, è la nostra tendenza a rimanere nello stato di movimento in cui ci troviamo. .

Un buon esempio di forza fittizia è la forza centrifuga. Quando sono in movimento circolare, i corpi tendono a fuggire nella direzione tangente alla curva, come quando giriamo una pietra su una corda e la rilasciamo. Quella forzaapparente, che fa sì che la pietra tenga tesa la corda, è in realtà l'inerzia della pietra stessa che si manifesta contro l'applicazione di una forza reale, chiamata forza centripeta.

La forza centripeta, in questo caso, è prodotta dalla trazione che la corda esercita sulla pietra ed è, quindi, una forza reale, che punta sempre al centro della traiettoria in cui si muove la pietra. IL forza centrifuga non è, infatti, una forza, ma l'espressione dell'inerzia del corpo accelerato.

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Formule utilizzate per il calcolo delle forze

Scopri le formule che possono essere utilizzate per calcolare diversi tipi di forze:

→ Forza peso o forza gravitazionale

G – costante di gravitazione universale (6.67.10-11 m³kg^-1S^-2)

r – distanza dal centro della Terra (m)

Forza gravitazionale e peso sono sinonimi. Nelle formule di cui sopra, esprimiamo le formule utilizzate per calcolare la forza gravitazionale causata da due masse m e M e anche il peso P, che sorge a causa del campo gravitazionale. g di una stella. Quindi, possiamo capire che la forza gravitazionale nasce dall'interazione tra masse e campi gravitazionali.

→ Forza elettrica

K₀ – costante di vuoto elettrostatico (9,10⁹ Nm²C^-2)

E – campo elettrico (N/C)

r – distanza tra le cariche (m)

La forza gravitazionale può essere calcolata in modo molto simile alla forza gravitazionale. Inoltre, può essere calcolato in relazione al campo elettrico.

→ Forza magnetica

La forza magnetica nasce dall'interazione di una carica elettrica q, con velocità v, in relazione ad un campo magnetico B. L'angolo nella formula viene misurato tra la velocità e il campo magnetico.

Il campo magnetico del magnete interagisce con le cariche in movimento nella polvere di ferro, spostandole.

→ Forza di attrito

μ - coefficiente di attrito

N - Forza normale

La forza di attrito deriva dalle attrazioni molecolari, come le forze indotte dal dipolo, note anche come Forze di Van der Waals.

→ Resistenza elastica

k - costante elastica (N/m)

x - deformazione (m)

La forza elastica si verifica quando un corpo tende a tornare alla sua forma originale quando sottoposto all'applicazione di una forza esterna.

→ forza di galleggiamento

d – densità (kg/m³)

g – gravità (m/s²)

V – volume sommerso (m³)

La forza di galleggiamento sorge quando un corpo viene inserito in un fluido, come l'aria atmosferica o l'acqua.

Nonostante siano diverse l'una dall'altra, tutte le forze esemplificate sopra sono dimensionalmente coerenti, cioè sono tutte misurate nella stessa unità, il newton.

Di Me. Rafael Helerbrock