Meccanica: forze ed equilibrio, lavoro ed energia di Lucia Abbo (abbo@to.astro.it), Elisabetta Contratto (elisabettacontratto@yahoo.it), Paola Fiumarella (paf1973@icqmail.com), Fulvio Poglio (f.poglio@warnews.it)

Introduzione al concetto di forza: Scheda Studente 2


Una forza "speciale":  la forza di attrazione gravitazionale

La forza di attrazione gravitazionale è una forza di interazione a distanza di cui tu osservi quotidianamente l’effetto, ma solo su uno dei corpi interagenti.
In base a quanto imparato fin qui cerca di rispondere alle domande seguenti lo scopo delle quali è di aiutarti ad individuare l’altro corpo che partecipa all’interazione.

1.    Pensa ad un frutto attaccato al ramo di un albero.

Il frutto è soggetto a forze ?
Con quale(i) corpo(i) sta interagendo ?

Il frutto, staccatosi dal ramo, sta cadendo liberamente al suolo.

È soggetto a forze?
Con quale(i) corpo(i) sta interagendo ?

Individua, per entrambi i casi, il sistema di corpi interagenti e disegna un diagramma delle forze per i corpi di tale sistema.
(Disegna sulla figura tutte le forze in gioco specificando, per ciascuna, su quale corpo agisce e da quale corpo è esercitata).

2.    Prova a disegnare nel sistema TERRA-LIBRO riportato in figura tutte le forze agenti, specificando per ciascuna, su cosa agisce e cosa la esercita.
(Considera tale sistema come isolato nell’universo e il tavolo come una estensione della Terra)



3.    Porta tu degli esempi di fenomeni in cui ritieni che sia presente l’interazione gravitazionale.

4.    Cerchiamo un misuratore di forza.

Dopo queste osservazioni qualitative, per capirne un po’ di più dobbiamo misurare le forze che sono in gioco sia in una interazione a distanza che in una interazione di contatto. Abbiamo bisogno di un misuratore di forza.
Possiamo misurare la forza, mettendo l'intensità della forza in relazione con l'intensità dell'effetto prodotto, in casi in cui tale effetto non è soggettivo ed è riproducibile.

Prendi in mano una molla. Deformarla, tirandola con le due mani. Più forte tiri, più si deforma, ma (se non l’hai tirata troppo, rovinandola) riprende la sua forma originaria dopo averla lasciata.

Nel tirarla, tu senti una forza sulla mano che tira ?
Senti una forza sull’altra mano ?

Confronta le sensazioni relative alle due mani (e alle braccia) mentre tirano la molla.
Ti sembra che compiano sforzi diversi o di pari intensità ?

In ognuno dei due punti di contatto si manifestano due forze, una sull’estremo della molla dovuta all’azione della mano, l’altra sulla mano dovuta alla molla (reazione). Un supporto rigido a cui fissare un estremo della molla, può sostituire una delle mani. Delle forze di intensità nota (per esempio dei pesetti) possono sostituire l’azione della mano che tira. Si può osservare facilmente che l’effetto della forza di trazione di un pesetto è riproducibile.

5.    Vediamo ora quali operazioni consentono di confrontare due forze stabilendo le relazioni d'ordine (>, =, <).
Data l’intensità di una forza, sai definire una forza che ha una intensità rispettivamente doppia, tripla, della prima ?
Compila la tabella seguente con i valori ottenuti applicando forze di valore noto ad una molla. (F indica la forza ; Dx indica l’allungamento della molla.)



Cosa puoi dire sui valori dell’ultima riga della tabella?

6.    A partire dai dati riportati nell’ultima riga della tabella sei in grado di fare una ipotesi circa la relazione esistente fra la forza applicata alla molla e il suo allungamento ?

7.    Riporta in un sistema di assi cartesiani i dati della tabella precedente. E disegna la linea che meglio rappresenta la relazione tra F e Dx



Questa operazione equivale alla operazione che fa la casa costruttrice quando tara un dinamometro.

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Edurete.org Roberto Trinchero