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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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