Unità 8 LE FORZE E LA DINAMICA Che cos’è una forza 1 Quale azione esercita una forza?  Che cosa indica un vettore?  Che cos’è il newton?  Quando osserviamo qualcosa che si muove attorno a noi, che si ferma, che cambia direzione, è in genere evidente l’intervento di una o più forze, come quella del vento che spinge una barca a vela, o la forza muscolare che usiamo per camminare e correre, o quella con cui spingiamo un carrello tra le corsie di un supermercato. Spesso succede anche di notare che una forza applicata a un oggetto può fargli cambiare forma, per esempio se ci sediamo su un cuscino, se stringiamo una spugna, spremiamo un’arancia, o saltiamo su un trampolino. . Si definisce quindi ogni causa che modifica lo stato di moto o di quiete di un corpo, oppure che lo deforma forza   io studio   Una ( ) è una causa che modifica lo stato di quiete o di moto di un corpo, oppure che lo deforma. forza force  (a) (b) (c) Una barca a vela mossa dal vento , cuscini premuti e schiacciati , un’arancia spremuta : in tutti questi casi agisce una forza. (a) (b) (c) Le grandezze fisiche che, come la forza, sono individuate oltre che dall’intensità anche da direzione e verso, e che quindi vengono rappresentate con un vettore, sono definite , mentre quelle che possono essere espresse adeguatamente da un numero accompagnato dall’unità di misura (per esempio la massa e la temperatura) sono dette , perché variano lungo una sola scala di valori. INTENSITÀ, DIREZIONE E VERSO Le forze non si possono osservare direttamente, ma si vedono i risultati della loro azione. L’effetto di una forza però non dipende solo dalla quantità di forza applicata: una stessa quantità infatti può spingere un corpo in una direzione piuttosto che in un’altra, oppure fargli prendere velocità o rallentarlo. Per descrivere una forza, quindi, non basta indicarne la misura con un numero, come avviene invece per esempio con la massa o la temperatura, o con molte altre grandezze fisiche, ma occorre anche chiarire in che modo essa agisce. Per questa ragione, , ossia un segmento orientato nello spazio, cioè con una punta di freccia a un’estremità, che è in grado di esprimere tutte le informazioni necessarie per descriverla. per rappresentare una forza si utilizza un vettore (1) Un vettore, infatti, indica:   il , che segnala da dove agisce la forza; punto di applicazione l’ , espressa dalla lunghezza del segmento, che ci dice quanto è grande la forza rispetto a un’unità di misura; intensità la , cioè la retta lungo la quale la forza agisce; direzione il , dato dalla punta della freccia, che indica il senso dell’azione della forza (verso l’alto o verso il basso, verso sinistra o verso destra). verso (1) Vettore grandezze vettoriali grandezze scalari   io studio   Un ( ) è una freccia orientata che descrive una forza. vettore vector    L’altezza rientra tra le grandezze scalari perché può essere espressa con un numero seguito dalla sua unità di misura, il metro. L’UNITÀ DI MISURA DELLA FORZA . Un (N) corrisponde alla forza che, applicata a un corpo della massa di 1 kg, gli imprime un’accelerazione pari a 1 m/s . Per misurare la forza si utilizza il , uno strumento dotato di una molla fissata a uno dei suoi estremi e di una scala tarata; applicando la forza che si vuole misurare alla molla, questa subisce una deformazione direttamente proporzionale all’intensità della forza: la scala tarata misura la deformazione della molla e quindi anche l’intensità della forza. L’unità di misura della forza nel Sistema Internazionale è il , dal nome dello scienziato inglese Isaac Newton newton newton 2 dinamometro (2)   io studio   Il ( ) è l’unità di misura della forza. newton newton  (2) Dinamometro   › pagina 128   Forse ricorderai che abbiamo già incontrato il dinamometro e il newton parlando del peso della materia (il quale, però, viene espresso più frequentemente in chilogrammo-peso, Kgp). , infatti, . Per la precisione si tratta della forza che attira un corpo verso la Terra: per questo il termine corretto per indicarlo è . Il vettore della forza-peso ( ) di un corpo è sempre rivolto verso il centro della Terra e la sua intensità è in relazione alla sua massa. Anche il peso è una forza forza-peso P Forza-peso Sulla Terra l’accelerazione di gravità è costante, quindi il peso di un corpo si identifica con la sua massa: ecco perché sul nostro Pianeta peso e massa coincidono. Il corpo di un paracadutista in caduta libera è soggetto alla forza-peso che lo attira verso il centro della Terra. L’intensità di questa forza è in relazione alla massa del corpo.   Uso le domande guida   Che cosa sono il punto di applicazione, la direzione e il verso di una forza? Con quale strumento si misura la forza? Verso dove è rivolto il vettore della forza-peso di un corpo?   fare per imparare   SPERIMENTIAMO ›› MISURIAMO UNA FORZA OCCORRENTE Un dinamometro; un bicchierino di plastica; un chiodo; un pezzo di spago; alcuni bulloni di uguale grandezza. TEMPO NECESSARIO 15 minuti. COME PROCEDERE Con il chiodo pratichiamo due buchini nel bicchiere, posti uno di fronte all’altro verso l’orlo, e facciamo passare attraverso di essi un pezzo di spago. Poi fissiamo quest’ultimo in modo da poter appendere il bicchierino al dinamometro. Osserviamo sulla scala tarata qual è il valore della forza-peso del bicchiere e annotiamolo . Introduciamo quindi nel contenitore un bullone, misurandone la forza-peso e annotandola. Proseguiamo aggiungendo un secondo bullone, un terzo, un quarto, annotando sempre la misura della forza-peso . Riflettiamo infine sui valori che abbiamo registrato, verificando che essi sono direttamente proporzionali al numero di bulloni pesati, quindi alla forza-peso complessiva presente nel bicchierino. (1) (2) (1) (2)