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Forza centripeta e centrifuga



Come abbiamo visto nelle lezioni precedenti, una forza può:

  • modificare la velocità del corpo;

  • modificare la direzione del moto del corpo;

Quando il corpo si muove di moto circolare, sta ovviamente cambiando la direzione di movimento. Ci chiediamo allora, quale forza provoca questo cambiamento?


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Forza centripeta o radiale



Nel capitolo moto circolare uniforme, ci siamo concentrati principalmente sul movimento del corpo, senza interessarci della sua massa. Che cosa succede se si considera che il corpo ha una massa?


Se il corpo ha massa ed è allo stesso tempo in moto accelerato, in conformità con la seconda legge di Newton, la forza è:




Poiché la massa è una grandezza scalare, non ha direzione, quindi la direzione della forza è determinata dalla direzione dell'accelerazione. Quindi come abbiamo studiato nel moto circolare uniforme, l'accelerazione, che provoca un cambio di direzione di movimento, è l'accelerazione radiale. Ricordiamo che l'accelerazione radiale è perpendicolare al vettore della velocità tangenziale, e punta verso il centro del cerchio (vedi Figura 2). Anche la forza è perciò diretta verso il centro e viene quindi detta forza radiale o principalmente forza centripeta.


Figura 2: Lo schema di forze radiali.



Per indicare chiaramente che stiamo parlando di una forza radiale e di un'accelerazione radiale, scriviamo:




Ricordiamo che il modulo dell'accelerazione centripeta può essere scritta in varie forme:




Ciascuna delle equazioni possono essere inseriti nell'equazione della forza radiale. Noi abbiamo:








La forza radiale può avere diverse facce. Ad esempio:

  • la forza di attrito statico tra la strada e le ruote di una macchina in curva;

  • la tensione di un filo a cui è attaccato un oggetto che si fa ruotare;

  • l'attrazione gravitazionale tra la Terra e la Luna;

  • la risultante di varie forze.


Una massa m che ruota è soggetta a una forza centripeta, del tipo:




sostituendo , si ha:








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La forza centrifuga



Finora ci siamo occupati di forze che vengono definite reali, cioè le forze che esistono a prescindere dal sistema di riferimento. In particolare se ci troviamo in un sistema di riferimento inerziale, cioè un sistema che is muove a velocità costante o è fermo, le forze presenti sono solo quelle reali. Perciò quando ci troviamo in un sistema di riferimento non inerziale, entrano in azione delle forze che non sono imputabili ad alcuna interazione fisica. Queste forze sono dette forza apparenti.

Quando il nostro sistema di riferimento ruota, troviamo una forza apparente detta forza centrifuga .


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La forza centrifuga è ha stessi modulo e direzione della forza centripeta, mentre verso opposto, cioè :




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redattore del materiale didattico: Alessandro Dell'Orto