Secondo le leggi del moto di Newton, una forza sbilanciata è quella che provoca un cambiamento nel movimento dell'oggetto a cui viene applicata la forza. Un oggetto fermo o in moto stazionario continua a riposo o in moto immutato a meno che non sia soggetto a una forza sbilanciata. In tal caso, l'oggetto accelera nella direzione della forza secondo l'equazione: la forza è uguale alla massa per l'accelerazione. Una forza squilibrata continua ad accelerare un oggetto finché non si forma una nuova forza contraria e si stabilisce un nuovo equilibrio di forze. L'oggetto accelerato mantiene quindi una velocità costante e la forza precedentemente sbilanciata viene bilanciata dalla nuova forza.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Una forza sbilanciata è una forza che modifica la posizione, la velocità o la direzione dell'oggetto a cui viene applicata. La forza sbilanciata accelera l'oggetto con l'accelerazione direttamente proporzionale alla grandezza della forza e inversamente proporzionale alla massa dell'oggetto.
Come funzionano le forze squilibrate
In una situazione di stato stazionario, tutte le forze sono bilanciate con tutti gli oggetti a riposo o in movimento in una data direzione con una velocità fissa. Se una forza inizia ad aumentare o viene introdotta una nuova forza, la situazione può cambiare, a seconda della forza della forza crescente o della nuova forza. Se la forza crescente o la nuova forza è debole, si stabilisce un nuovo equilibrio di forze e nulla cambia. Se la forza crescente o nuova diventa troppo forte per l'equilibrio di forze esistente, gli oggetti accelereranno, si muoveranno e cambieranno la loro posizione o velocità. La situazione continuerà a cambiare fino a quando non verrà raggiunto un nuovo equilibrio di forze.
Ad esempio, un'auto che viaggia in folle su un'autostrada diritta e piatta è soggetta a diverse forze bilanciate e sbilanciate. Il peso dell'auto che spinge verso il basso è esattamente bilanciato dalla forza del marciapiede che spinge verso l'alto. L'auto quindi non accelera né in salita né in discesa. L'attrito dei pneumatici che rotolano sul marciapiede e la resistenza dell'aria sono due forze squilibrate che agiscono per decelerare l'auto. L'inerzia dell'auto mantiene l'auto in movimento, ma le due forze squilibrate la rallentano fino all'arresto. Quando l'auto si ferma, tutte le forze sono di nuovo in equilibrio e non c'è nuova accelerazione a meno che il l'autista accende la macchina e si allontana, aggiungendo una nuova forza sbilanciata che supera le due precedenti forze.
Forze sbilanciate comuni
Le forze comuni che sono spesso sbilanciate includono la forza di gravità e le forze applicate. Quando queste forze sono sbilanciate, gli oggetti accelerano, cambiano posizione e trovano nuove configurazioni per cui tutte le forze sono nuovamente bilanciate.
Il peso di un oggetto è la forza esercitata dalla gravità su quell'oggetto. Se una mela è appesa a un albero, la forza di gravità verso il basso è bilanciata dalla forza verso l'alto dello stelo della mela attaccato a un ramo. Una volta che la mela è matura, il picciolo si stacca. In quel momento la forza verso l'alto diventa zero e c'è una forza di gravità sbilanciata verso il basso. La mela cade. Quando colpisce il suolo, la Terra fornisce una nuova forza verso l'alto pari alla forza di gravità, e la situazione è di nuovo equilibrata.
Le forze applicate sono importanti perché vengono utilizzate per spostare gli oggetti in base a scopi specifici. Ad esempio, per spostare un tavolo da pranzo dall'altra parte della stanza contro un muro, una o più persone applicano una forza spingendolo. Prima che la nuova forza venga applicata, tutto è in equilibrio.
All'inizio le persone potrebbero non spingere molto forte e il tavolo non si muove. Quindi le persone spingono sul tavolo e i loro piedi spingono sul pavimento con la forza di attrito. Allo stesso modo il tavolo spinge indietro con una forza uguale a causa dell'attrito delle sue gambe sul pavimento. Alla fine le persone spingono abbastanza forte da creare una forza sbilanciata per superare l'attrito del tavolo e il tavolo accelera per scivolare sul pavimento. Quando la gente l'ha spinto contro il muro, c'è un nuovo equilibrio di forze e una nuova situazione stabile. In tutti questi casi, le forze squilibrate provocano una riorganizzazione degli oggetti in una nuova situazione equilibrata.