Forza e interazione
Forza e interazione
- per far forza occorre essere in due: la persona/cosa che fa forza e la persona/cosa su cui si fa forza,
- la forza non è una grandezza fisica caratteristica di un oggetto o di una persona, ma di una interazione, cioè di una situazione in cui ci sono sempre due oggetti fra i quali c'è una forza in azione,
- il "nome" della forza deve rispecchiare il nome dei due oggetti che interagiscono, l'oggetto che è l'origine della forza e l'oggetto a cui la forza è applicata,
- ci sono diversi tipi di forze, cioè diversi modi di interagire (forza muscolare, elastica, forza-peso, ecc.)
- riconosciamo le forze dai loro effetti: mettere in moto, accelerare, rallentare, fermare, allungare, deformare, ecc.
- la forza-peso non è una caratteristica dell'oggetto ma, sulla Terra, caratterizza l'interazione fra la Terra e l'oggetto.
Confronto e misura di forze
- forze uguali producono effetti uguali
- per confrontare/misurare le forze confrontiamo/misuriamo i loro effetti
- con il dinamometro si misura una forza misurando l'allungamento che essa produce quando è applicata a una molla o un elastico
- il dinamometro deve essere tarato misurando gli allungamenti prodotti da forze note
- una forza nota è ad esempio la forza-peso che agisce su un oggetto di massa nota
- nel SI, l'unità di misura della forza è il newton (N), che è circa pari alla forza-peso di un oggetto di massa 1 hg
Direzione e composizione delle forze
- per descrivere completamente una forza occorre specificare, oltre alla sua intensità, anche in quale direzione essa agisce,
- per visualizzare la forza, conviene disegnarla con una freccia diretta nella direzione della forza
- forze che agiscono nella stessa direzione e verso si sommano (le frecce sono allineate e puntano nello stesso verso)
- forze che agiscono nella stessa direzione ma in verso opposto si sottraggono (le frecce sono allineate ma puntano in verso opposto)
- forze che agiscono in direzioni diverse si compongono con la "regola del parallelogramma"
la composizione vettoriale è consigliata come approfondimento per un secondo ciclo
Azione e reazione
- le forze sono sempre "accoppiate": se una persona/cosa fa forza (azione) su un'altra persona/cosa, quest'ultima applica a sua volta alla prima una forza uguale e diretta in verso opposto (reazione)
- azione e reazione sono perciò applicate a due oggetti diversi,
- sono esempi di forze di azione-reazione:
- la forza Fde che il dito applica all'elastico (azione) e la forza Fed che l'elastico applica al dito (reazione)
- la forza Foe, diretta verso il basso, che un oggetto appeso a un elastico applica all'elastico (azione) e la forza Feo, diretta verso l'alto, che l'elastico applica all'oggetto (reazione)
- la forza Fop, diretta verso il basso, che un oggetto appoggiato applica all'appoggio (azione) e la forza Fpo, diretta verso l'alto, che l'appoggio applica all'oggetto (reazione)
- è importante, nel rappresentare le forze di azione-reazione mediante frecce, prestare molta attenzione al punto di applicazione di ciascuna forza, oltre che alla sua intensità e direzione: la freccia va posta con la coda il più vicino possibile al punto di applicazione,
- nel comporre le forze applicate a un certo oggetto, in presenza di forze di azione e reazione, è importante tener conto solo delle forze applicate a quell'oggetto e non delle forze di azione o reazione di quell'oggetto su altri oggetti.
l'analisi dettagliata delle forze di azione e reazione è consigliata solo a livello adulto
Le forze si trasmettono
- in un oggetto solido le forze si trasmettono da un punto all'altro mantenendo la loro direzione
- sono esempi di forze che si trasmettono:
- la forza Fd1e che il dito applica a un estremo di un elastico "viaggia" fino all'altro estremo e diventa la forza Fed2 che l'elastico applica al dito che lo trattiene a quell'estremo
- le forze di gravità FTo che la Terra esercita su tutte le parti di cui l'oggetto è fatto, si trasmettono sommandosi verso il basso e diventano la forza Fop che l'oggetto applica al pavimento su cui si appoggia
l'analisi dettagliata delle forze è consigliata solo a livello adulto
Equilibrio di forze e baricentro
- perché un oggetto resti in equilibrio, occorre anzitutto che la somma di tutte le forze applicate a quell'oggetto sia nulla
- tuttavia, se i punti di applicazione delle singole forze non coincidono, non sempre basta questa semplice regola
- nel caso particolare della forza-peso, è importante la posizione del baricentro dell'oggetto: c'è equilibrio se la verticale per il baricentro passa per il punto di sostegno o di appoggio o all'interno della superficie di appoggio
- in un oggetto formato da più parti che possono muoversi una rispetto all'altra, la posizione del baricentro dipende dalla disposizione relativa delle varie parti
l'analisi dettagliata delle forze che intervengono è consigliata come approfondimento per un secondo ciclo