Fisica senza limiti

Forza

La forza è qualsiasi influenza che fa cambiare un oggetto, sia per quanto riguarda il suo movimento, la sua direzione o la sua costruzione geometrica.

Panoramica delle forze

In fisica, una forza è qualsiasi influenza che fa sì che un oggetto subisca un certo cambiamento, sia riguardo al suo movimento, direzione o costruzione geometrica. Si misura con l’unità SI di Newton. Una forza è quella che può indurre un oggetto con massa a cambiare la sua velocità, cioè ad accelerare, o che può indurre un oggetto flessibile a deformarsi. La forza può anche essere descritta da concetti intuitivi come una spinta o una trazione. Una forza ha sia grandezza che direzione, il che la rende una quantità vettoriale.

Qualità della forza

La forma originale della seconda legge di Newton afferma che la forza netta che agisce su un oggetto è uguale alla velocità con cui cambia il suo momento. Questa legge è ulteriormente data per significare che l’accelerazione di un oggetto è direttamente proporzionale alla forza netta che agisce sull’oggetto, è nella direzione della forza netta, ed è inversamente proporzionale alla massa dell’oggetto.

Come abbiamo detto, la forza è una quantità vettoriale. Un vettore è una matrice unidimensionale con elementi sia di grandezza che di direzione. In un vettore forza, la massa, \text{m}, è la componente di grandezza e l’accelerazione, \text{a}, è la componente direzionale. L’equazione della forza è scritta:

Testo{F}==testo{m} \testo{a}

Concetti correlati alla forza includono la spinta, che aumenta la velocità di un oggetto; la resistenza, che diminuisce la velocità di un oggetto; e la coppia che produce cambiamenti nella velocità di rotazione di un oggetto. Le forze che non agiscono uniformemente su tutte le parti di un corpo causeranno anche sollecitazioni meccaniche, un termine tecnico per le influenze che causano la deformazione della materia. Mentre lo stress meccanico può rimanere incorporato in un oggetto solido, deformandolo gradualmente, lo stress meccanico in un fluido determina cambiamenti nella sua pressione e nel suo volume.

Dinamica

La dinamica è lo studio delle forze che fanno muovere oggetti e sistemi. Per capire questo, abbiamo bisogno di una definizione operativa di forza. La nostra definizione intuitiva di forza – cioè una spinta o una trazione – è un buon punto di partenza. Sappiamo che una spinta o una trazione ha sia la grandezza che la direzione (quindi, è una quantità vettoriale) e può variare considerevolmente in ogni aspetto.

Mostra alcuni esempi della natura “push-pull” della forza. L’esempio in alto a sinistra è quello di un sistema di carrucole. La forza che qualcuno dovrebbe tirare verso il basso sul cavo dovrebbe essere uguale e superiore alla forza fatta dalla massa dell’oggetto e dagli effetti della gravità su quell’oggetto affinché il sistema si muova verso l’alto. L’esempio in alto a destra mostra che qualsiasi oggetto appoggiato su una superficie eserciterà comunque una forza su quella superficie. L’esempio in basso è quello di due magneti attratti l’uno dall’altro a causa della forza magnetica.