Classificazione delle forze
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Le forze possono essere suddivise in due categorie:
FORZE DI CONTATTO: agiscono come il vento su una vela o lo sforzo dei nostri muscoli.
FORZE A DISTANZA: agiscono senza contatto, come la forza di gravità o la forza magnetica.
Effetti delle forze
Le forze possono avere sui corpi:
un effetto statico che provoca una deformazione
un effetto dinamico che provoca un'accelerazione
La rappresentazione delle forze
Una forza è una grandezza vettoriale e, pertanto, si rappresenta con una freccia ed è definita sempre da:
direzione: retta d'azione
verso: punta della freccia
intensità: lunghezza della freccia
punto di applicazione: origine del vettore
La misura delle forze
Il dinamometro
Il dinamometro
Il dinamometro è un strumento di misura impiegato in fisica ed in meccanica per misurare l'intensità di una forza.
I dinamometri possono essere analogici o digitali.
I modelli meno moderni sono anche quelli più diffusi e provvisti di una molla con scala graduata, contenuta all'interno di un tubo in metallo oppure in plastica.
La molla è realizzata in materiale elastico (bronzo o acciaio) che a seguito di diverse sollecitazioni può subire delle deformazioni reversibili.
La parte inferiore del dinamometro è munita di un gancio in acciaio inossidabile su cui va attaccato un oggetto qualsiasi per ottenerne il peso.
Il corpo attirato verso il basso dalla forza di gravità deforma la molla, allungandola fino ad un certo valore riportato sulla scala graduata.
L'unità di misura della forza indicata sulla scala può essere in grammi o in newton.
La misura della forza si rifà alla Legge di Hooke, secondo la quale la deformazione elastica di una molla è proporzionale alla forza applicata; una misura dell'allungamento fornisce indirettamente una misura della forza.
L'unità di misura delle forze: il newton (N)
L'unità di misura delle forze: il newton (N)
1 N = intensità della forza-peso con cui la Terra attrae una massa di 102 g.
Con le masse da 102 g si può effettuare la taratura di un dinamometro.
La forza-peso
La forza-peso
La forza di gravità o forza-peso
è una forza a distanza esercitata dalla Terra su tutti i corpi;
agisce lungo la verticale del luogo in cui si trova il corpo;
è diretta verso il basso.
La forza-peso è una forza distribuita. Pertanto, l'azione della Terra sulla mela è ripartita su tutto il volume della mela.
La forza-peso è una forza distribuita. Pertanto, l'azione della Terra sulla mela è ripartita su tutto il volume della mela.
Tuttavia, il peso può essere pensato applicato in un solo punto del corpo, detto baricentro.
Tuttavia, il peso può essere pensato applicato in un solo punto del corpo, detto baricentro.
La massa e il peso
Nel linguaggio comune tendiamo a confondere la massa con il peso e a usare per quest’ultimo il kilogrammo come unità di misura. In realtà le due grandezze sono ben distinte e profondamente diverse.
La massa (m) è la quantità di materia contenuta in un corpo ed è una caratteristica intrinseca del corpo cioè non cambia. L’unità di misura della massa nel Sistema Internazionale è il kilogrammo, che si indica con il simbolo kg. Lo strumento impiegato per la misura della massa è la bilancia.
Il peso (P) è la forza di gravità con cui un pianeta attrae un corpo, situato in prossimità di esso. Nel Sistema Internazionale l’unità di misura della forza-peso è il newton, che si indica con il simbolo N. Lo strumento impiegato per misurare l'intensità della forza-peso è il dinamometro.
Il modulo P della forza-peso che agisce su un oggetto è direttamente proporzionale alla sua massa m. La costante di proporzionalità è g.
Il valore di g esprime l’accelerazione di gravità e si misura in m/s2.
Sulla Terra, a 45° di latitudine e al livello del mare, il valore di g è in media circa 9,81 m/s2.
Il valore di g varia con l'altitudine e la latitudine.
E’ noto che il nostro pianeta non è perfettamente sferico, bensì è un geoide e quindi la distanza dal centro della Terra varia in dipendenza dal luogo in cui siamo. Questo significa che, anche se convenzionalmente l’accelerazione di gravità terrestre è definita pari a 9,80665 m/s2, in realtà essa varia all’incirca tra un minimo di 9,78 m/s2 all’equatore e un massimo di 9,83 m/s2 ai poli.
Il peso non è una proprietà intrinseca dei corpi ma cambia a seconda dell'intensità del campo gravitazionale.
Un esempio di campo gravitazionale diverso da quello terrestre è quello esercitato dalla Luna. Per avere una idea del fatto che l’attrazione gravitazionale sulla superficie lunare è diversa da quella a cui siamo abituati sulla Terra, è sufficiente pensare a come si muovevano gli astronauti mentre camminavano sulla Luna durante il famoso allunaggio del 1969.
g (sulla Terra) = 9,81 m/s²
g (sulla Luna) = 1,62 m/s²
Misura dinamica e statica di una forza
Corpi elastici, plastici e rigidi
Corpi elastici, plastici e rigidi
Principali sollecitazioni meccaniche
I corpi elastici possono essere sottoposti a:
Il comportamento elastico di una molla
La legge di Hooke
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