Le forze

2 IL CONCETTO DI FORZA Nell'esperienza comune si associa l'idea di “forza” a quella di “sforzo muscolare”. A questo proposito dobbiamo notare che le forze o gli sforzi muscolari hanno effetti diversi sugli oggetti che ci circondano a seconda che questi siano “vincolati” oppure liberi di muoversi. Una palla appoggiata per terra, per esempio, è vincolata nel suo movimento verso il basso dalla presenza del pavimento: se applichiamo una forza sulla palla verso il basso, dunque, la palla non si muoverà ma si limiterà a deformarsi. Se la forza viene invece applicata parallelamente al pavimento, per la palla non c'è nessun impedimento al movimento e infatti comincerà a muoversi in direzione della forza. Le forze hanno dunque sugli oggetti due tipi di effetti: EFFETTO STATICO su corpi vincolati nel movimento EFFETTO DINAMICO su corpi liberi di muoversi. L'idea di associare il concetto di forza a quello di sforzo muscolare ha dei limiti: per applicare sforzo muscolare su un oggetto è infatti necessario entrare in contatto con l'oggetto stesso e questo non corrisponde sempre alla realtà delle cose: ci sono forze (come le forze magnetiche, elettriche e gravitazionali) che si esercitano fra due corpi senza che questi debbano entrare in contatto (la Terra, per esempio, tiene “legata” a sé la Luna mediante la forza gravitazionale senza toccarla). Relativamente all'effetto dinamico delle forze, qual è il tipo di moto di un corpo sottoposto a forza? L'effetto della forza sarà quello di “cambiare lo stato di moto” dell'oggetto: se l'oggetto era fermo (velocità zero) comincerà a muoversi (velocità diversa da zero); se l'oggetto era già in moto con una certa velocità, cambierà velocità (la aumenterà o diminuirà). In ogni caso l'effetto della forza si è esplicitato con un cambiamento di velocità dell'oggetto. Se supponiamo che la forza abbia agito sull'oggetto per un tempo ?t, essendo in entrambi i casi la velocità finale vf diversa da quella iniziale vi, possiamo calcolare l'accelerazione a dell'oggetto: a = ?v/?t (34). Possiamo dire dunque che l'effetto dinamico delle forze è quello di “generare” accelerazioni. Cosa succederà ad un corpo non soggetto a forze? La risposta più logica è quella che il corpo non sarà soggetto ad accelerazione e dunque starà fermo. Questo è vero, però dobbiamo ricordare che anche un corpo con moto rettilineo uniforme, pur non essendo fermo, non ha accelerazione. La risposta più completa sarà dunque questa: un corpo non soggetto a forza starà fermo o continuerà a muoversi di moto rettilineo uniforme. Mentre è compatibile con il “senso comune” pensare ad un corpo fermo se non soggetto a forze, è più difficile pensare ad un corpo che continui a muoversi pur se non soggetto a forze, forse perché nella vita di tutti i giorni è presente la forza di attrito che tende ad opporsi a qualsiasi movimento, di modo che lo stato di moto più naturale che ci viene in me