Dieci diversi tipi di forze

La forza ha un significato specifico in fisica e, a differenza dei film, non ha nulla a che fare con l'armonia sottostante dell'universo. In fisica, una forza è una spinta o una trazione risultante da un'interazione tra due oggetti. Una forza può derivare da un contatto diretto, come un bambino che spinge un carro, o da un'azione a distanza, come l'attrazione gravitazionale che la Terra esercita sulla luna. All'interno di queste due grandi categorie, è possibile identificare almeno 10 diverse forze che aiutano a modellare l'universo ea condizionare la nostra esperienza in esso.

Quando formulò le sue leggi sul moto, Sir Isaac Newton senza dubbio immaginò le forze di contatto come i suoi esempi principali. Queste sono le forze che risultano dall'interazione fisica diretta tra due oggetti. Secondo la seconda legge di Newton:

una forza di grandezza F produce un'accelerazione "a" quando applicata a un oggetto con massa "m".

​Forza applicata– Questo è il tipo di forza più facile da capire. Spingi su un oggetto e l'oggetto respinge, dice la prima legge di Newton, fino a quando l'entità della forza supera l'inerzia dell'oggetto. A quel punto l'oggetto inizia a muoversi e, in assenza di altre forze, accelera di una quantità proporzionale alle grandezze della sua massa e alla forza applicata.

​Forza normale– La forza è una grandezza vettoriale, il che significa che la sua grandezza dipende dalla direzione. In qualsiasi interazione tra due oggetti, la forza normale è la forza perpendicolare all'interfaccia tra gli oggetti interagenti. La forza normale non sempre produce movimento. Ad esempio, un tavolo esercita una forza normale su un libro per superare la forza di gravità e impedire che il libro cada.

​Forza di attrito– La forza di attrito di solito resiste al movimento. È il risultato del fatto che le superfici nel mondo reale non sono perfettamente lisce. L'entità della forza di attrito esercitata da una superficie dipende dal coefficiente di attrito del materiale di cui è composta la superficie e da quello dell'oggetto che si muove lungo di essa. La forza di attrito su un oggetto fermo, chiamato attrito statico, è diversa da quella su un oggetto in movimento, chiamato attrito radente.

​Resistenza dell'aria– Gli oggetti che si muovono attraverso l'atmosfera terrestre incontrano una forza resistiva creata dall'attrito generato dalle molecole d'aria. Questa forza diventa più forte con l'aumentare della velocità e l'aumento della superficie perpendicolare alla direzione del movimento. È una quantità importante nell'industria aeronautica e aerospaziale.

​Forza di tensione- Lega una corda a un oggetto fisso, tira l'altra estremità e la corda si tira indietro finché non si rompe. La forza esercitata dalla corda è la forza di tensione, che viene applicata lungo la sua lunghezza. È una proprietà del materiale di cui è fatta la corda così come il diametro.

​Forza della molla– La quantità di forza necessaria per comprimere una molla dipende dal materiale di cui è fatta la molla, dal diametro del filo che forma le spire e dal numero di spire. Queste proprietà sono quantificate in un numero caratteristico della molla chiamato costante della molla "k". La forza necessaria per comprimere la molla di una distanza "x" è data dalla legge di Hooke:

Le forze fondamentali della natura che mantengono i pianeti in rotazione e il sole e le stelle in fiamme agiscono tutte a distanza. Senza di loro, l'universo che conosciamo probabilmente non esisterebbe o, se esistesse, sarebbe un posto molto diverso.

​Forza gravitazionale– La ragione dell'esistenza di questa forza è un mistero, ma se non esistesse, i pianeti e le stelle non potrebbero formarsi. L'entità della forza gravitazionale che gli oggetti esercitano l'uno sull'altro dipende dalle masse degli oggetti e dall'inverso del quadrato della distanza tra di loro. Più gli oggetti sono massicci e/o minore è la distanza tra loro, maggiore è la forza.

​Forza elettromagnetica– Anche se non sembrano essere la stessa cosa, l'elettricità e il magnetismo sono correlati. Gli elettroni che scorrono producono magnetismo e un magnete in movimento produce elettricità. La relazione tra questi fenomeni è stata spiegata dal fisico scozzese James Clerk Maxwell nel XIX secolo ed è quantificata nelle sue equazioni. L'elettricità esercita una forza tramite l'attrazione o la repulsione di particelle cariche, mentre la forza magnetica è dovuta all'attrazione o repulsione causata dai poli magnetici.

​La Forza Forte– Poiché tutti i protoni sono carichi positivamente, si respingono a vicenda e non sarebbero in grado di formare un nucleo atomico se non esistesse la forza forte per tenerli insieme. La forza forte è la forza più potente in natura. È anche quello che lega insieme i quark per formare protoni e neutroni.

​La forza debole– La forza debole è un'altra forza nucleare fondamentale. È più forte della gravità, ma funziona solo a distanze infinitesimali. Trasportata da fasci subatomici di energia chiamati bosoni, la forza debole fa sì che i protoni si trasformino in neutroni e viceversa durante il decadimento nucleare. Senza questa forza, la fusione nucleare sarebbe impossibile e le stelle, come il sole, non esisterebbero.