Definizione di forza in fisica

Un'interazione che provoca un cambiamento nel movimento di un oggetto

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La forza è una descrizione quantitativa di un'interazione che provoca un cambiamento nel movimento di un oggetto. Un oggetto può velocità aumentare, rallentare o cambiare direzione in risposta a una forza. In altre parole, la forza è qualsiasi azione che tenda a mantenere o alterare il movimento di un corpo oa distorcerlo. Gli oggetti sono spinti o tirati da forze che agiscono su di essi.

La forza di contatto è definita come la forza esercitata quando due oggetti fisici entrano in contatto diretto tra loro. Altre forze, come la gravitazione e le forze elettromagnetiche, possono esercitarsi anche attraverso il vuoto vuoto dello spazio.

Punti chiave: termini chiave

Forza:Una descrizione di un'interazione che provoca un cambiamento nel movimento di un oggetto. Può anche essere rappresentato dal simbolo F. Il Newton:L'unità di forza all'interno del sistema internazionale di unità (SI). Può anche essere rappresentato dal simbolo N. Forze di contatto:Forze che si verificano quando gli oggetti si toccano. Le forze di contatto possono essere classificate in base a sei tipi: tensione, molla, reazione normale, attrito, attrito dell'aria e peso.Forze senza contatto:Forze che si verificano quando due oggetti non si toccano. Queste forze possono essere classificate in base a tre tipi: gravitazionali, elettriche e magnetiche.

Unità di forza

La forza è un vettore ; ha sia direzione che grandezza. L'unità SI per la forza è il newton (N). Un newton di forza è uguale a 1 kg * m/s2 (dove il simbolo '*' sta per 'volte').

La forza è proporzionale a accelerazione , che è definita come la velocità di variazione della velocità. In termini di calcolo, la forza è la derivata della quantità di moto rispetto al tempo.

Forza di contatto contro forza non di contatto

Ci sono due tipi di forze nell'universo: contatto e non contatto. Le forze di contatto, come suggerisce il nome, si verificano quando gli oggetti si toccano, come calciare un pallone: ​​un oggetto (il tuo piede) tocca l'altro oggetto (il pallone). Le forze senza contatto sono quelle in cui gli oggetti non si toccano.

Le forze di contatto possono essere classificate secondo sei diversi tipi:

tensionale:come una corda che viene tesaMolla:come la forza esercitata quando si comprimono due estremità di una mollaReazione normale:dove un corpo fornisce una reazione a una forza esercitata su di esso, come una palla che rimbalza su un asfaltoAttrito:la forza esercitata quando un oggetto si sposta su un altro, come una palla che rotola su un asfaltoAttrito dell'aria:l'attrito che si verifica quando un oggetto, come una palla, si muove nell'ariaIl peso:dove un corpo viene trascinato verso il centro della Terra a causa della gravità

Le forze senza contatto possono essere classificate in base a tre tipi:

gravitazionale:che è dovuto all'attrazione gravitazionale tra due corpiElettrico:che è dovuto alle cariche elettriche presenti nei due corpiMagnetico:che si verifica a causa delle proprietà magnetiche di due corpi, come i poli opposti di due magneti attratti l'uno dall'altro

Forza e leggi del moto di Newton

Il concetto di forza è stato originariamente definito da Sir Isaac Newton nel suo tre leggi del moto . Lui ha spiegato gravità come forza attrattiva tra i corpi che possedevano messa . Tuttavia, la gravità all'interno La relatività generale di Einstein non richiede forza.

La prima legge del moto di Newton dice che un oggetto continuerà a muoversi a velocità costante a meno che non venga agito da una forza esterna. Gli oggetti in movimento rimangono in movimento finché una forza non agisce su di essi. Questa è inerzia. Non accelereranno, rallenteranno o cambieranno direzione finché qualcosa non agisce su di loro. Ad esempio, se fai scorrere un disco da hockey, alla fine si fermerà a causa dell'attrito sul ghiaccio.

La seconda legge del moto di Newton dice che la forza è direttamente proporzionale all'accelerazione (la velocità di variazione della quantità di moto) per una massa costante. Nel frattempo, l'accelerazione è inversamente proporzionale alla massa. Ad esempio, quando si lancia una palla a terra, essa esercita una forza verso il basso; il terreno, in risposta, esercita una forza verso l'alto facendo rimbalzare la palla. Questa legge è utile per misurare le forze. Se conosci due dei fattori, puoi calcolare il terzo. Sai anche che se un oggetto sta accelerando, deve esserci una forza che agisce su di esso.

La terza legge del moto di Newton riguarda le interazioni tra due oggetti. Dice che per ogni azione c'è una reazione uguale e contraria. Quando una forza viene applicata a un oggetto, ha lo stesso effetto sull'oggetto che ha prodotto la forza ma nella direzione opposta. Ad esempio, se salti da una piccola barca in acqua, la forza che usi per saltare in avanti in acqua spingerà anche la barca all'indietro. Le forze di azione e di reazione avvengono contemporaneamente.

Forze fondamentali

Ci sono quattro forze fondamentali che governano le interazioni dei sistemi fisici. Gli scienziati continuano a perseguire una teoria unificata di queste forze:

1. Gravitazione: la forza che agisce tra le masse. Tutte le particelle sperimentano la forza di gravità. Se tieni una palla in aria, ad esempio, la massa della Terra consente alla palla di cadere a causa della forza di gravità. Oppure, se un uccellino striscia fuori dal suo nido, la gravità della Terra lo tirerà a terra. Sebbene il gravitone sia stato proposto come la particella che media la gravità, non è stato ancora osservato.

2. Elettromagnetico: la forza che agisce tra le cariche elettriche. La particella mediatrice è il fotone. Ad esempio, un altoparlante utilizza la forza elettromagnetica per propagare il suono e il sistema di chiusura delle porte di una banca utilizza le forze elettromagnetiche per chiudere ermeticamente le porte del caveau. I circuiti di alimentazione negli strumenti medici come la risonanza magnetica utilizzano forze elettromagnetiche, così come i sistemi magnetici di transito rapido in Giappone e Cina, chiamati 'maglev' per la levitazione magnetica.

3. nucleare forte: la forza che tiene insieme il nucleo dell'atomo, mediata dai gluoni che agiscono quark , antiquark e gli stessi gluoni. (Un gluone è una particella messaggera che lega i quark all'interno dei protoni e dei neutroni. I quark sono particelle fondamentali che si combinano per formare protoni e neutroni, mentre gli antiquark sono identici ai quark in massa ma opposti nelle proprietà elettriche e magnetiche.)

Quattro. Nucleare debole : la forza mediata dallo scambio di W e Z bosoni ed è visto nel decadimento beta dei neutroni nel nucleo. (Un bosone è un tipo di particella che obbedisce alle regole della statistica di Bose-Einstein.) A temperature molto elevate, la forza debole e la forza elettromagnetica sono indistinguibili.