Forza, cos’è e come si calcola in fisica

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Oltre a massa e peso, di cui abbiamo parlato qualche settimana fa, la forza è certamente una delle misure più importanti in fisica. Ma cos’è?

In fisica, la forza è una spinta o una trazione su un oggetto. Una forza può far sì che un oggetto acceleri, rallenti, rimanga sul posto o cambi direzione o forma.

Come misurare la forza

L’unità di misura della forza è il newton, abbreviato in “N”. Un newton è la forza necessaria per accelerare un grammo di massa di un centimetro al secondo quadrato. La forza può essere calcolata se si conoscono la massa e l’accelerazione di un oggetto. Questa equazione viene dalla seconda legge del moto di Newton dove f = m * a, e in cui f = forza, m = massa, e a = accelerazione.

Forze e vettori

La forza non ha solo una grandezza (che è quello che otteniamo in newton quando usiamo l’equazione di cui sopra), ma ha anche una direzione. Questo rende la forza un vettore. I vettori sono mostrati da una freccia che indica la direzione della forza e un numero che indica la grandezza.

Forze in equilibrio

A volte ci possono essere molte forze che agiscono su un oggetto, ma l’oggetto rimane fermo. In questo caso le forze sono in equilibrio. La somma delle forze, o la forza netta, è zero. L’immagine qui sotto mostra un oggetto seduto su un tavolo. L’oggetto non si muove. Questo perché la forza di gravità che tira l’oggetto verso il basso è uguale e opposta alla forza del tavolo che spinge verso l’alto. La forza netta è zero e le forze sono in equilibrio.

Forze combinate

Quando più forze agiscono su un oggetto, la forza risultante è la somma dei vettori delle singole forze. Non ci addentreremo nella complessa matematica vettoriale, ma può essere utile prendere per esempio un tiro alla fune. Le due parti stanno tirando ciascuna e se un lato sta tirando con una forza di 2 N nella direzione sinistra e l’altro lato sta tirando con una forza di 3 N nella direzione giusta, allora la forza risultante è 1 N nella direzione giusta.

Tipi di forze

Sono diverse le tipologie di forze che possiamo riscontrare comunemente in fisica. Per esempio, c’è l’attrito, che è una forza causata da un oggetto che sfrega contro un altro. Funziona nella direzione opposta alla forza principale.

Ancora, c’è la gravità, che è una forza causata da un grande corpo, come la Terra. La gravità tira gli oggetti verso la Terra con un’accelerazione “g” che equivale a 9,8 m/s2. Troviamo poi una forza elettromagnetica, che è una forza associata ai campi elettrici e magnetici.

Infine, rileviamo la forza nucleare, le forza che tiene insieme gli atomi e le loro particelle, così come la tensione, una forza di trazione che viene esercitata da una corda, un cavo o una catena su un altro oggetto, e ulteriormente la forza elastica, una forza esercitata da un oggetto che cerca di tornare alla sua lunghezza naturale.

 

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