Introduzione
Ogni volta che spingi un'altalena, apri una porta o lasci cadere una palla, stai osservando una forza in azione che modifica il movimento degli oggetti intorno a te.
Il mondo che ci circonda sembra fermo, ma in realtà è attraversato continuamente da spinte e tirate invisibili che chiamiamo forze. Una forza può mettere in moto un oggetto fermo, può fermare qualcosa che si muove oppure può cambiare la direzione di una corsa. Pensa a quando giochi a calcio: il pallone resta immobile sul prato finché il tuo piede non lo colpisce e gli trasmette una forza. Studiando queste interazioni, gli scienziati hanno capito le regole che spiegano perché le cose cadono, scivolano, rimbalzano o si fermano. In questa scheda scoprirai insieme i protagonisti di questo viaggio: forze, movimenti, attriti e gravità.
Che cos'è una forza
Una forza è un'azione che un corpo esercita su un altro corpo e che è capace di modificarne la velocità, la forma o la direzione del movimento. Le forze non si vedono direttamente con gli occhi, ma si riconoscono benissimo osservando gli effetti che producono sugli oggetti intorno a noi. Quando schiacci una pallina di pongo tra le dita, non vedi la forza, ma noti chiaramente che la pallina cambia forma e si appiattisce. Quando spingi un carrello della spesa fermo nel corridoio del supermercato, lo vedi partire e accelerare lungo la corsia. Le forze possono essere di contatto, come la spinta della tua mano, oppure agire a distanza, come il magnete che attira una graffetta senza toccarla. Per misurare l'intensità di una forza gli scienziati usano uno strumento chiamato dinamometro e un'unità di misura che si chiama newton.
Il movimento e i suoi tipi
Un oggetto si muove quando cambia la sua posizione rispetto a un punto di riferimento fisso, come un albero, un banco o la porta dell'aula. Per descrivere bene un movimento dobbiamo conoscere il tragitto percorso, il tempo impiegato e la velocità con cui l'oggetto si sposta. Esistono movimenti rettilinei, come quello di un treno che corre sui binari dritti, e movimenti curvi, come quello di un'automobile che affronta una rotonda. Ci sono poi movimenti circolari, come le lancette dell'orologio che girano intorno al loro centro senza fermarsi mai. La velocità ci dice quanto spazio percorre un oggetto in un certo tempo: un ghepardo che corre nella savana ha una velocità molto più alta di una lumaca che attraversa il sentiero. Senza una forza che lo metta in moto o lo fermi, un oggetto tende a mantenere il suo stato di quiete oppure il suo movimento.
L'attrito, una forza che frena
L'attrito è una forza speciale che si oppone al movimento e nasce ogni volta che due superfici scivolano o tentano di scivolare una sull'altra. Senza l'attrito vivere sarebbe davvero complicato, perché non riusciremmo a camminare, a tenere in mano una matita o a fermare la bicicletta in discesa. Prova a pensare a quando cammini sul ghiaccio o su un pavimento appena lavato: scivoli proprio perché l'attrito è molto basso e i piedi non fanno presa. Al contrario, se trascini uno scatolone pesante sul tappeto di casa, fai molta fatica perché l'attrito tra cartone e tessuto è elevato. Per ridurre l'attrito gli ingegneri usano ruote, cuscinetti a sfera e sostanze scivolose come l'olio o il grasso meccanico. Per aumentarlo, invece, si scelgono materiali ruvidi come la gomma delle scarpe da ginnastica o dei pneumatici delle automobili.
La forza di gravità
La forza di gravità è l'attrazione invisibile che la Terra esercita su tutti gli oggetti, tirandoli costantemente verso il suo centro. Grazie alla gravità le foglie cadono dagli alberi, la pioggia scende dalle nuvole e noi restiamo ben piantati sul pavimento dell'aula senza volare via. Se lasci cadere una gomma da cancellare dal banco, vedrai che cade sempre verso il basso, mai verso il soffitto, perché segue la direzione della gravità. Anche la Luna è trattenuta dalla gravità terrestre e per questo continua a girare intorno al nostro pianeta senza allontanarsi nello spazio. Sulla Luna la gravità è circa sei volte più debole di quella terrestre: per questo motivo gli astronauti, durante le loro missioni, sembrano saltellare leggeri come piume. La forza di gravità dipende dalla massa dei corpi: più un pianeta è grande e denso, più la sua attrazione è potente.
Ricorda
- Una forza è un'azione capace di mettere in movimento un oggetto fermo, di fermare un oggetto in moto o di cambiarne la forma e la direzione.
- Le forze si misurano in newton con uno strumento chiamato dinamometro e possono agire per contatto oppure a distanza.
- Il movimento si descrive indicando la posizione di partenza, il tragitto, il tempo impiegato e la velocità raggiunta dall'oggetto osservato.
- L'attrito è la forza che si oppone al movimento tra due superfici a contatto e può essere ridotto o aumentato a seconda delle nostre necessità.
- La forza di gravità attira tutti i corpi verso il centro della Terra ed è la responsabile della caduta degli oggetti e del peso che sentiamo addosso.