Interazione tra forze: azione e reazione fb
 

Forza Peso. Forza Elastica



Ci sono inifinite manifestazioni di forza in natura, ma due sono particolarmente importanti:


  • Forza peso: la forza con cui la terra attira a sè i corpi;


  • Forza elastica: la forza esercitata da un molla quando viene allungata o accorciata.



Un'altra forza importante ma che vedremo solamente negli esercizi è la tensione.




Forza peso



La forza di gravità è una forza attrattiva tra due masse. Per il momento ci basta sapere che la Terra attira ogni corpo del pianeta con accelerazione g.


Usiamo la seconda legge della dinamica:



Come abbiamo imparato nel capitolo caduta libera e lancio verticale, l'accelerazione di gravità non è costante, ma dipende da:

  • posizione sulla Terra (ai poli è un po' più elevata rispetto all'equatore);

  • la distanza dal centro della Terra (con l'altezza l' accelerazione gravitazionale diminuisce);

  • Composizione del suolo (minerali pesanti aumentano l'accelerazione di gravità).


Possiamo approssimare a seconda dei dati del problema, il valore di g, ossia:








I risultato è che il corpo cade verso il suolo. Il corpo non cade a terra se è in equilibrio.


La forza peso si ottiene utilizzando il secondo principio della dinamica, avendo la massa nota e con accelerazione di caduta libera.




Esempio

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Forza elastica



Prendiamo una molla elastica e tiriamola come mostrato in figura 2, a sinistra:


Figura 2: Forza elastica



La molla si estende finchè la somma delle forze interne della molla è pari a zero. Poi l'espansione si arresta e la forza della molla uguale alla forza con cui stiamo tirando:




L'equilibrio è raggiunto dopo una dilatazione . Notiamo che più allunghiamo la molla, più la forza con cui la molla tira aumenta, cioè:




L'allungamento dipende anche dalla durezza della molla: le molle più morbide a parità di allungamento fanno meno forza. Il fattore di proporzionalità tra la forza e l'allungamento è contrassegnati con k e viene detto costante elastica. L'equazione senza indici:




L'equazione scritta si chiama legge di Hooke. Possiamo esplicitare k:




Da cui deduciamo l'unità di misura: N/m.


La forza esercitata dal cavo elastico o una molla è uguale alla forza con cui la molla resiste alla forza esterna che vuole allungarla. La legge di Hooke è:




dove k è il coefficiente elastico.


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C'è un'applicazione notevole della legge di Hooke: il dinamometro


Figura 3: dinamometro



Il dinamometro è composto da una molla con una scala graduata, per cui conoscendo la costante elastica, allungando la molla viene indicata sulla scala graduata il valore della forza.


redattore del materiale didattico: Alessandro Dell'Orto