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vigore

Quando spingiamo, tiriamo, calciamo, solleviamo, lanciamo, colpiamo, colpiamo, raccogliamo, stringiamo, premiamo, gonfiamo, apriamo e chiudiamo un oggetto, diciamo che all'oggetto viene applicata una forza. Queste azioni non sono altro che l'applicazione della forza. Qualunque sia il metodo di applicazione della forza, sono solo di due tipi:

• Spingere
• Tiro

Un agente esterno che produce movimento in un corpo o altera lo stato esistente del movimento in un corpo è chiamato forza.

Esempi di spinta

• Spingiamo la porta per chiuderla o aprirla
• Spingiamo un carrello in un negozio
• Spingiamo una scatola attraverso la stanza

Esempi di tiro

• Solleviamo un secchio d'acqua
• Tiriamo la porta del frigorifero per aprirla
• Tiriamo una sedia per sederci

Usiamo la forza per camminare, sollevare qualsiasi oggetto, lanciare qualsiasi cosa, spostare un oggetto dal suo posto, ecc. In breve, la forza è presente in ogni attività che facciamo. Applicando la forza di solito portiamo qualsiasi cosa in movimento o in posizione di riposo ma non sempre. Ad esempio, se applichiamo una forza su un muro, questo non si muove.

Il punto del corpo in cui agisce una forza si chiama punto di applicazione della forza.

Una linea tracciata attraverso il punto di applicazione della forza nella direzione della forza è chiamata linea di azione di una forza.

Effetti della forza

La forza ha molti effetti sugli oggetti a cui è applicata. La forza può essere giudicata dai vari effetti che può produrre sull'oggetto a cui è applicata.

1. La forza provoca il movimento - La forza può mettere in movimento un oggetto fermo a condizione che non ci siano altre forze che impediscono il movimento. Ciò significa che quando viene applicata una quantità adeguata di forza a un oggetto immobile, l'oggetto inizia a muoversi nella direzione della forza. Un cambiamento nella posizione di un oggetto è chiamato movimento. Ad esempio, quando spingiamo una qualsiasi macchinina, questa si muove, oppure una scatola che giace sul pavimento può essere spostata spingendola, cioè applicandovi forza. Quindi, quando viene applicata la forza, un oggetto fermo entra in movimento o la forza cambia la posizione di un oggetto fermo.
2. La forza cambia la velocità – La velocità di un corpo in movimento può essere cambiata applicando forza ad esso – mettendo forza sull'acceleratore la velocità di un'auto in movimento può essere aumentata e applicando i freni la velocità può essere diminuita o eventualmente anche arrestare il macchina in movimento. Quando applichiamo la forza nella stessa direzione del movimento, la velocità aumenta. Quando applichiamo la forza nella direzione opposta a quella del movimento, la velocità diminuisce.
3. Force stop motion – Ciò significa che quando applichiamo la forza nella direzione opposta del movimento, può mettere un oggetto in movimento in uno stato di quiete. Ad esempio, un'auto in movimento può essere fermata applicando i freni. Quando proviamo a trattenere la palla che ci viene lanciata con una forza maggiore della forza con cui sta arrivando, si ferma.
4. La forza cambia la direzione: quando una forza viene applicata ad angolo a un oggetto in movimento, cambia la direzione dell'oggetto in movimento. Ad esempio, in una partita di tennis, quando un giocatore restituisce la palla al giocatore sul lato opposto, la forza applicata alla palla cambia direzione. Un'auto in movimento cambia direzione quando viene applicata forza al suo volante in modo da farlo girare. In una partita di calcio, i giocatori cambiano la direzione del calcio in movimento colpendo la palla con il piede in un angolo.
5. La forza cambia la forma: quando la forza viene applicata a un oggetto, la sua forma e le sue dimensioni cambiano. Ad esempio, quando si preme un palloncino gonfiato, una forza applicata ne modifica la forma. Quando un solido blocco di roccia viene martellato, la forza applicata dal martello ne cambia la forma per farne una statua. Quando stringiamo una bottiglia d'acqua di plastica, una forza applicata ne modifica la forma e le dimensioni.

Caratteristiche della Forza

• La forza è dovuta all'interazione di almeno due oggetti
• Può cambiare lo stato di movimento di un oggetto
• Può cambiare la forma di un oggetto
• Le forze applicate a un oggetto nella stessa direzione si sommano e la risultante è la stessa direzione
• Quando le forze vengono applicate a un oggetto nella direzione opposta, la loro forza risultante o netta è la differenza tra queste forze opposte e la sua direzione risultante è la stessa di quella della forza maggiore.
• Se le due forze che agiscono su un oggetto sono uguali in grandezza ma opposte in direzione, allora la forza netta che agisce sul corpo è zero.
• E' una grandezza vettoriale quindi va specificata dando la sua grandezza e la direzione.
• Se la grandezza o la direzione o entrambe cambiano, cambia anche l'effetto della forza.
  

Tipi di forze:

• Forze bilanciate contro forze non bilanciate
• Le forze che agiscono su un oggetto possono essere bilanciate o sbilanciate.
• Forze bilanciate
  

Le forze bilanciate sono quelle in cui il risultato delle forze applicate è uguale a zero. Non provocano alcun cambiamento nello stato dell'oggetto su cui viene applicato, ovvero l'oggetto in cui viene applicata la forza lo stato non cambia da moto a fermo o viceversa, tuttavia, le forze bilanciate possono modificare la forma e le dimensioni di un oggetto. Le forze bilanciate sono uguali in grandezza ma opposte nelle direzioni. Le forze bilanciate sono considerate in uno stato di equilibrio.

Ad esempio, nel braccio di ferro dove non c'è vincitore, la forza esercitata da ogni persona è uguale, ma stanno spingendo nella direzione opposta. La forza risultante (forza netta) è zero. Oppure, in un tiro alla fune, se non c'è movimento nella corda, le due squadre stanno esercitando forze uguali ma opposte che sono bilanciate. Di nuovo, la forza risultante (forza netta) è zero.

Quando le forze sono bilanciate non c'è cambio di direzione.

• Le forze combinate bilanciate sono sempre uguali a zero.
• Le forze bilanciate non possono cambiare il movimento o la direzione di un oggetto.
• Una forza bilanciata mantiene un oggetto in movimento a velocità costante

Un libro sul tavolo è un esempio di forza equilibrata. La forza del peso del libro è contrastata dalla forza normale (forza di supporto) del tavolo. Le due forze sono completamente uguali e opposte.

Un esempio di forza bilanciata che mantiene un oggetto in movimento a una velocità costante è il cruise control su un'auto che tenta di eguagliare le forze di attrito con una forza in avanti. Una volta ottenuta la velocità costante, i due insiemi di forze sono completamente uguali e contrari.

Forze non bilanciate

A differenza delle forze bilanciate, le forze sbilanciate sono quelle in cui la forza applicata risultante è maggiore di zero. Le forze che agiscono sull'oggetto non sono uguali e fanno sempre sì che il movimento di un oggetto cambi la velocità e/o la direzione in cui si sta muovendo.

Quando due forze non bilanciate vengono esercitate in direzioni opposte, la loro forza combinata è uguale alla differenza tra le due forze. L'entità e la direzione della forza netta influenzano il movimento risultante. Questa forza combinata viene esercitata nella direzione della forza maggiore. Ad esempio, se in un tiro alla fune una squadra tira più forte dell'altra, l'azione risultante (forza netta) sarà che la corda cambierà il suo movimento nella direzione della forza con forza/magnitudine maggiore.

Quando le forze sbilanciate vengono esercitate nella stessa direzione, la forza risultante (forza netta) sarà la somma delle forze nella direzione in cui sono applicate le forze. Ad esempio, se due persone tirano contemporaneamente un oggetto nella stessa direzione, la forza applicata sull'oggetto sarà il risultato delle loro forze combinate.

Quando le forze agiscono nella stessa direzione, le loro forze si sommano. Quando le forze agiscono in direzioni opposte, le loro forze vengono sottratte l'una dall'altra.

Anche le forze sbilanciate fanno sì che un oggetto immobile cambi il suo moto

Se non c'è forza netta che agisce sull'oggetto, il moto non cambia. Se c'è una forza netta che agisce su un oggetto, la velocità dell'oggetto cambierà nella direzione della forza netta.

Forze di contatto contro forze senza contatto

A seconda dell'interazione tra una forza e un oggetto, le forze sono classificate come forze di contatto e forze senza contatto.

Forze di contatto: una forza che può essere applicata solo quando è a contatto con un oggetto è chiamata forza di contatto. Tutte le forze meccaniche sono forze di contatto, ad esempio forza muscolare e forza di attrito.

Tipi di forze di contatto:

• Forza applicata - La forza dovuta all'azione dei muscoli è chiamata forza applicata. Si chiama anche forza muscolare. Applichiamo la forza muscolare durante il lavoro quotidiano di base della nostra vita come respirare, digerire, sollevare un secchio, tirare o spingere qualche oggetto.
• Forza normale - È una forza di interazione di contatto tra le superfici. Agisce sempre perpendicolarmente alle superfici e fuori superficie.
• Forza di attrito: quando due oggetti scivolano l'uno sull'altro, si sfregano e si spingono l'uno contro l'altro. Questa forza di spinta è chiamata forza di attrito. Ad esempio, accendere un fiammifero o fermare una palla in movimento è sottoposto a forza di attrito.
• Forza di tensione - Una forza applicata in cui la forza viene applicata attraverso una corda, un cavo, una fune, ecc. Una forza di tensione può solo tirare, non può spingere. Di solito supponiamo che la tensione in un cavo sia la stessa ovunque sul cavo.
• Forza di resistenza dell'aria - Questo è un tipo speciale di forza di attrito che agisce sugli oggetti mentre viaggiano attraverso l'aria. Si osserva spesso che la forza della resistenza dell'aria si oppone al movimento di un oggetto. La forza sarà solitamente trascurata a causa della sua grandezza trascurabile. È più evidente per gli oggetti che viaggiano ad alta velocità (ad es. un paracadutista o uno sciatore).
• Forza della molla - La forza esercitata da una molla compressa o allungata è la "forza della molla". La forza creata potrebbe essere una spinta o una trazione a seconda di come è attaccata la molla.

Forze senza contatto: una forza che può essere applicata senza alcun contatto con due corpi è chiamata forza senza contatto, ad esempio forza magnetica, forza elettrostatica, forza gravitazionale.

Tipi di forze senza contatto

• Una forza gravitazionale è una forza che cerca di attrarre due oggetti l'uno verso l'altro. Tutto ciò che ha massa ha anche un'attrazione gravitazionale. Più un oggetto è massiccio, più forte è la sua attrazione gravitazionale. La gravità terrestre è ciò che ti tiene a terra e ciò che fa cadere gli oggetti. Le gocce d'acqua che cadono dal cielo sono un esempio di forza gravitazionale. La mela che cade dall'albero è l'esempio migliore e più popolare di una forza senza contatto.
• La forza magnetica è la forza esercitata da un magnete su oggetti magnetici. Esistono senza alcun contatto tra due oggetti. Ad esempio, i perni di ferro sono attratti quando sono in prossimità di un magnete senza alcun contatto fisico.
• La forza elettrostatica è la forza esercitata da tutti i corpi elettricamente carichi su altri corpi carichi. Può essere di natura sia attraente che ripugnante in base alla carica del corpo. Ad esempio, la carica dei capelli e l'attrazione di pezzetti di carta verso di essi.
• La forza nucleare è la forza che tiene insieme gli atomi e le loro particelle.

Campo di forza

• La regione o lo spazio in cui agiscono forze senza contatto come la forza magnetica, la forza gravitazionale e la forza elettrostatica è chiamata campo di forza.
• La regione che circonda un magnete, dove una sostanza magnetica sperimenta la forza è chiamata campo magnetico.
• La regione che circonda una carica elettrica, dove una sostanza elettrica sperimenta la forza è chiamata campo elettrico.
• Quindi un campo di forza è una sfera di influenza di forze senza contatto.

Forza = Massa × Accelerazione

Accelerazione - Il cambiamento nella velocità di un oggetto è chiamato accelerazione. Quando un oggetto acquista velocità, la sua accelerazione è positiva; quando si perde velocità, l'accelerazione è negativa.

Massa - Ogni oggetto è costituito da materia. Più materia ha un oggetto, più è grande e più massa ha.

Secondo la seconda legge del moto di Newton, spingi su un oggetto di una certa massa e accelera in base alla quantità di forza e massa. Una piccola forza con una grande massa provoca una lenta accelerazione e una grande forza con una piccola massa dà un'accelerazione veloce. Ciò significa che una forza pari a zero su qualsiasi massa dà accelerazione zero. Se l'oggetto è fermo, rimane fermo; se è in movimento, continua a muoversi alla stessa velocità e direzione.