La fisica per strada
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La forza peso
Con il secondo principio della dinamica abbiamo introdotto il concetto di forza e abbiamo visto che si tratta di una grandezza vettoriale che provoca un cambiamento di velocità nei corpi su cui è applicata. In generale una forza modifica lo stato di moto dei corpi, tuttavia è da osservare che esistono diversi tipi di forze e quindi diversi modi di modificare lo stato dei corpi.
Le forze si distinguono in due grandi categorie: quelle di contatto, che agiscono tra due corpi quando questi si toccano, e quelle a distanza, che agiscono anche senza un contatto diretto tra i corpi.
Forze di contatto
Un ragazzo che tira il blocco tramite una corda: tutti i corpi interagenti sono in contatto (ragazzo-corda, corda-blocco)
Forza a distanza
Il magnete attira degli oggetti di metallo che non sono in diretto contatto. Agisce una forza a distanza.
La forza peso rappresenta un esempio di forza a distanza ed è un tipo di forza che ci è sicuramente familiare. Fin da piccoli siamo infatti abituati a parlare di “peso” di un oggetto e attribuiamo ad esso la causa della caduta degli oggetti verso il basso. Infatti il peso di un corpo sulla Terra è la forza con cui esso è attratto verso il centro del pianeta. Tale forza agisce lungo la verticale passente per il punto in cui si trova l’oggetto e per il centro della Terra.
È possibile misurare questa forza con una bilancia, bisogna tuttavia fare attenzione a non confondere il concetto di massa con quello di peso: la massa è una caratteristica propria di ogni corpo in ogni parte dell’universo, il peso invece è una forza che dipende dalla posizione del corpo. La confusione può nascere dal fatto che le bilance segnano, per convenzione, un valore in kilogrammi (o grammi), ma in realtà esse indicano il valore di una forza ed esso dovrebbe essere espresso in newton:
Fp indica appunto la forza peso, m è la massa dell'oggetto, mentre ag è l'accelerazione con cui i corpi cadono verso il centro della Terra.
Ecco una tabella che può aiutare a fare chiarezza sulle differenze tra i concetti di massa e di peso di un corpo:
Nel caso della Terra l’accelerazione gravitazionale, indicata con g, è pari a
Perciò una massa di 1 kg sulla superficie terrestre pesa (ha una forza peso pari a) 9.8 N. L’accelerazione di gravità varia in base al pianeta o al corpo celeste, ad esempio sulla Luna è un sesto di quella della Terra, perciò ogni corpo sulla Luna peserà di meno (nonostante la sua massa resti invariata). Noi ci occuperemo di corpi sulla Terra e quindi, quando parleremo di peso, intenderemo la forza
diretta verso il centro della Terra.