Domande di fisica auitatemi a rispondere

[michael14]

1)cos'è una forza?
2)quali sono le quattro forze fondamentali?
3)che cos'è la forza di gravità?
4)che cos'è la forza elettica e in che forme la possiamo vedere nella vita di tutti i giorni (fai un esempio)?

[cichinella]

1)La forza è una grandezza fisica sulla quale si fondano la dinamica e la statica. Essa viene definita come l'agente fisico capace di alterare lo stato di quiete o di moto di un corpo (dinamica) o capace di produrre una deformazione (statica).
Ad esempio un qualsiasi oggetto risulta accelerato se su di esso agisce un sistema di forze con risultante non nulla, mentre una trave si flette quando viene caricata ovvero quando su di essa agiscono delle forze. Per la verità l'idea di forza nasce innanzitutto dalla sensazione di sforzo muscolare per poi assumere una formulazione più generale nella meccanica appunto come l'insieme delle influenze che un elemento di materia, anche puntiforme, esercita su un altro in modo da alterarne lo stato di quiete o di moto oppure di provocare deformazioni. In altre parole la forza è la grandezza che esprime e misura l'interazione tra sistemi fisici.
Va notato come spesso quando si parla di forze si crede, anche se a torto, che debba esserci la necessaria presenza di contatto tra due o più corpi perché esse possano trasmettersi. Tuttavia l'esperienza quotidiana offre un gran numero di situazioni in cui ciò viene smentito. Se infatti per sollevare una valigia o spingere un'automobile bisogna certamente toccarle, è anche vero che una calamita è in grado di attrarne o respingerne un'altra ben prima che vi sia contatto e analogo discorso vale per i piccoli pezzetti di carta attirati per induzione elettrostatica da una penna di plastica in precedenza vigorosamente strofinata su di un panno di lana. Del resto l'esempio più lampante di forze a distanza, come esse vengono chiamate, lo offre la forza di attrazione gravitazionale, responsabile della caduta al suolo degli oggetti e della danza dei pianeti intorno al sole (per la verità questo è il modo di vedere la gravità dal punto di vista della meccanica classica, dato che nella relatività generale le cose sono nettamente diverse).
Un'analisi più accurata mette poi in luce svariati casi in cui una forza può essere costante o dipendere invece da qualche variabile (il tempo, le coordinate del punto di applicazione, la velocità del corpo) e soprattutto che ad essa vanno assegnati un modulo (intensità), una direzione, un verso e un punto di applicazione ovvero, in altri termini, che la forza ha un carattere vettoriale, non essendo sufficiente un solo numero per caratterizzarla completamente (Apparecchio per la dimostrazione del parallelogramma delle forze). Per esempio dipende dal tempo la forza (idrostatica) che agisce sulla superficie del fondo che chiude un recipiente contenente un liquido il cui livello decresce a causa di un foro. Invece la forza (elettrica) che si esplica su di un elemento di materia elettrizzata per la presenza di un altro corpo carico dipende dalla sua posizione, mentre la forza che un corpo rigido subisce a causa del suo movimento entro un fluido (resistenza di mezzo) dipende dalla sua velocità.
Da un punto di vista generale le forze si dividono in:
elettriche, quando avvengono tra cariche elementari, particelle o corpi carichi;
magnetiche, se si verificano tra cariche magnetiche, tra cariche elettriche immerse in un campo magnetico o tra elementi di circuiti elettrici attraversati da corrente;
gravitazionali, quando si realizzano tra masse;
nucleari, se hanno luogo tra le perticelle dei nuclei atomici;
intermolecolari, quando presenti tra le molecole di un corpo.

2)In natura esistono quattro forze fondamentali: le forze gravitazionali, deboli, elettromagnetiche e forti. I quark sono soggetti a tutte e quattro le forze. Invece, l'elettrone ha carica gravitazionale, debole ed elettrica ma non risente dell'interazione forte. Il neutrino non risente neanche delle forze elettriche perché è neutro.
Ogni forza ha un suo mediatore. I mediatori di queste forze vengono chiamati Bosoni di Gauge e si è dimostrato che in condizioni di alta energia le distinzioni tra le forze spariscono e i vari tipi di bosoni diventano uguali (unificazione delle forze).

3)La forza di gravità è tra tutte le forze della Natura quella che conosciamo da più tempo. Una delle sue proprietà fondamentali -che tutti i corpi in caduta libera hanno la stessa accelerazione -fu identificata da Galileo all'inizio del diciassettesimo secolo.
Verso la fine dello stesso secolo, Newton stabilì la legge di gravitazione universale responsabile sia della forza di caduta dei gravi sia della forza di attrazione tra pianeti. Infine Einstein, con la teoria della relatività generale, stabilì la connessione tra campo gravitazionale e struttura dello spazio-tempo. Tuttavia, ad oggi disponiamo di pochissimi elementi sulle proprietà della forza gravitazionale ed in particolare delle sue caratteristiche in condizioni estreme come quelle che presumibilmente dovevano esserci durante l'esplosione primordiale o durante la collisione tra buchi neri. Contrariamente a ciò che si potrebbe credere, l'interazione gravitazionale è la meno conosciuta fra le interazioni fondamentali.
La teoria di Einstein prevede l'esistenza di onde gravitazionali, simili alle increspature sulla superficie di uno stagno dopo il lancio di una pietra, che si diffondono nello spazio alla velocità della luce. Queste sono perturbazioni del campo gravitazionale, che, come per il campo elettromagnetico, possono viaggiare e trasportare energia su grandi distanze. Però mentre la radiazione elettromagnetica (per esempio la luce visibile) può essere completamente assorbita dalla materia, le onde gravitazionali possono viaggiare nello spazio senza essere assorbite dalle stelle o dalla materia interstellare. Questa interazione molto bassa, assieme alla debolezza della forza gravitazionale, rendono la loro rivelazione straordinariamente difficile. Di fatto, dopo 30 anni di intensa ricerca, abbiamo solo una prova indiretta della loro esistenza. Le onde gravitazionali non sono ancora state rivelate e questo costituisce una delle grandi sfide della fisica sperimentale.

4)Nel 1784 l'ingegnere francese Charles Augustin Coulomb (1736-1806 ), ispirandosi alla legge di gravitazione universale di Newton, determina la legge che regola l'attrazione e la repulsione tra due cariche elettriche.
Legge di Coulomb
Due cariche puntiformi Q e q, poste a distanza d, si attirano o si respingono con una forza di intensità
F = k |Q| |q| / d2
La forza è attrattiva se le cariche hanno segno opposto, repulsiva se le cariche hanno segno concorde.
k è una costante che dipende dal mezzo (isolante) in cui sono immerse le cariche.
La forza elettrica è inversamente proporzionale al quadrato della distanza d
La forza elettrica è proporzionale al prodotto Q q delle cariche
Esistono due tipi di cariche: quelle positive e quelle negative
La forza elettrica può essere attrattiva o repulsiva
k è una costante che dipende dal mezzo in cui si trovano le cariche. E' massima nel vuoto.
Il valore numerico di k è molto grande (9 109 nel vuoto, in unità SI)
Se i due corpi carichi sono sferici, la forza elettrica si determina come se la carica fosse concentrata nel centro di massa dei corpi.