Questo articolo spiega cos’è la formula della forza e come calcolare una forza con la sua formula. Inoltre, troverai esercizi risolti passo dopo passo della formula di forza.
Qual è la formula della forza?
La formula della forza è F=m·a, quindi la formula della forza è la massa del corpo moltiplicata per l’accelerazione del corpo. In altre parole, per calcolare la forza applicata ad un corpo o ad un oggetto, la massa del corpo deve essere moltiplicata per la sua accelerazione.
Nel Sistema Internazionale di Unità, le forze sono misurate in newton. E un newton equivale a un chilo moltiplicato per un metro diviso per un secondo quadrato:
Pertanto, per calcolare il valore di una forza con la formula, bisogna moltiplicare la massa dell’oggetto in chilogrammi e l’accelerazione deve essere in metri divisa per il secondo al quadrato. Cioè, massa e accelerazione devono essere espresse in unità del sistema internazionale.
La formula della forza deriva dalla seconda legge di Newton, chiamata anche principio fondamentale della dinamica.
Esempio di formula di forza
Ora che conosciamo la formulazione matematica di una forza, risolviamo un esempio per comprendere appieno come viene calcolata una forza con la formula.
- Una sedia con ruote di 4 kg è posizionata su una superficie piana e liscia. All’improvviso la sedia viene spinta e acquisisce un’accelerazione lineare di 6 m/s 2 . Trascurando l’attrito, calcolare la forza applicata alla carne.
La formulazione del problema ci fornisce già i dati espressi nel Sistema Internazionale di Unità, quindi possiamo applicare direttamente la formula per trovare l’intensità della forza:
Ora sostituiamo nella formula i valori della massa della carne e della sua accelerazione e calcoliamo la forza:
Esercizi risolti della formula della forza
Esercizio 1
Su una superficie piana abbiamo un oggetto in equilibrio del peso di 11 kg. In un dato momento gli viene applicata una forza tale da avere un’accelerazione di 3 m/s 2 . Calcolare il valore della forza applicata (ignorando l’attrito).
Per ottenere il valore della forza applicata al corpo dobbiamo utilizzare la formula generale della forza:
Quindi sostituiamo i dati dell’esercizio nella formula e calcoliamo il suo valore:
Esercizio 2
Se ad un corpo di 15 kg viene applicata una forza di 250 N, quale accelerazione avrà il corpo?
Per risolvere questo problema dobbiamo utilizzare anche la formula della forza.
In questo caso conosciamo il valore della forza applicata e la massa del corpo, dobbiamo quindi isolare l’accelerazione dalla formula per trovarne il valore:
Sostituiamo ora nell’espressione i valori di forza e massa e determiniamo l’accelerazione acquisita dal corpo.
Esercizio 3
Un’auto viaggia a una velocità di 40 km/h e il conducente dell’auto vede che davanti a lui c’è un incidente. Supponendo che l’auto si schianti in 6 secondi e che il peso dell’auto e del conducente sia di 850 kg, quanta forza devono esercitare i freni per fermare l’auto in tempo?
Innanzitutto, convertiamo la velocità dell’auto nelle unità del Sistema Internazionale creando un fattore di conversione:
Dobbiamo ora calcolare l’accelerazione che deve avere l’auto per fermarsi in tempo. Per fare ciò utilizziamo la formula dell’accelerazione:
![a=\cfrac{v_f-v_i}{t_f-t_i}=\cfrac{0-11.11}{6-0}=-1.85 \ \cfrac{m}{s^2}[/ latex] Et une fois que l'on connaît la masse du système et l'accélération que doit prendre la voiture, on peut obtenir la force que doivent exercer les freins avec la formule de force : [latex]F=m\cdot a=850\cdot (-1,85)=-1572,5 \ N](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1694107fa6e366f66dc20fb7a15ef705_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
La forza risultante ha segno negativo perché deve essere applicata nella direzione opposta al moto dell’auto per fermarla.
Formule per altre forze
In fisica esistono molti tipi di forze e alcune di esse vengono calcolate utilizzando altre formule. Di seguito sono riportate le formule per le forze più importanti.
- La formula della forza peso , cioè la forza che la Terra esercita su un corpo, è il prodotto tra la gravità (g = 9,81 m/s 2 ) e la massa di detto corpo.
- La formula della forza gravitazionale prodotta tra due corpi è il prodotto della costante gravitazionale (G=6.672·10 -11 N·m 2 /kg 2 ) per le masse dei due corpi diviso per il quadrato della distanza che li separa corpo. body.
- Nella formula della forza di attrito, il coefficiente di attrito viene moltiplicato per la forza normale.
- La formula della forza elastica (o legge di Hooke) equivale alla costante caratteristica della molla moltiplicata per la variazione di lunghezza subita dalla molla stessa.
- La formula della forza centripeta , cioè la forza che spinge un corpo lungo una curva, è la massa del corpo moltiplicata per la sua velocità al quadrato per il raggio di curvatura.
- La formula della forza elettrica con cui due cariche si attraggono o si respingono è pari alla costante della legge di Coulomb (9·10 9 N·m 2 /C 2 ) moltiplicata per i valori delle cariche elettriche divisi per la distanza tra le cariche quadrato.
