Scopriamolo assieme nelle prossime pagine!

Iniziamo definiamo la costante elastica equivalente come la costante elastica di una molla che possiamo sostituire all’insieme di molle in serie o in parallelo senza che avvenga alcuna variazione nel sistema in esame.

Molle in serie

Iniziamo esaminando la figura riportata qui sotto: una massa appesa al soffitto tramite una molla di costante elastica k1.

Se il sistema è in equilibrio la forza esercitata dalla molla (in modulo) è pari alla forza peso applicata alla massa

Dove x1 è l’allungamento della molla con costante elastica k1.

Aggiungiamo al nostro sistema una seconda molla ideale di costante elastica k2 ed utilizziamola per appendere al soffitto il sistema composto dalla molla k1 e dalla massa m. Chiaramente siccome anche in questo caso la massa è in quiete, su di essa devono agire due forze uguali ed opposte, quella della molla di costante elastica k1 e la forza peso. La molla k2 (essendo priva di massa la molla k1) deve esercitare anch’essa una forza pari ad mg affinchè il punto di unione delle due molle sia in quiete.

Possiamo ripetere la stessa procedura anche per una terza molla di costante elastica k3 come in figura.

Chiaramente è possibile continuare ad aggiungere molle. La forza che ogni molla dovrà esercitare sarà pari a mg.

Nel caso con tre molle posso scrivere l’allungamento totale delle tre molle come:
x = x1 + x2 + x3

Una molla equivalente deve allungarsi esattamente di una quantità pari ad x e deve esercitare una forza pari, in modulo, ad mg sulla massa sospesa, questo ci permette di scrivere:

Dato che, per quanto detto precedentemente, mg = x1k1 = x2k2 = x3k3 possiamo scrivere:

Ovvero risolvendo per keq:

Molle in parallelo

Il calcolo della costante elastica equivalente per molle in parallelo è più semplice, infatti ogni molla si allungherà della stessa quantità x.

La forza totale esercitata sulla massa m dalle due molle sarà quindi uguale a k1x1 + k2x2 e in modulo pari a mg:
k1x1 + k2x2 = mg
ovvero:

da cui deduciamo prontamente:

Questo erano le molle in serie e in parallelo  
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Classificazione

Le forze si possono suddividere in:

• forze di contatto: forze che agiscono tra due corpi quando essi si toccano (es: forza d’attrito);
• forze a distanza: forze che agiscono tra due corpi a distanza (es: forza di gravità).

Il Newton (simbolo: \(N\)) è un’unità di misura della forza.

Esso viene definito come la quantità di forza necessaria per imprimere ad un chilogrammo di massa un’ accelerazione di un metro al secondo quadrato.

Le sue dimensioni in termini di unità base SI sono:

\(1N=1\frac{kg \cdot m}{s^2}.\)

Forza Elastica

Per corpi elastici si intendono quei corpi che sottoposti ad una sollecitazione, una volta che si sono deformati, finita l’azione della forza, ritornano nelle condizioni iniziali.

La forza elastica è quella forza che si evidenzia ogni volta che si sollecita un corpo elastico tentando ti allungarlo, comprimerlo o deformarlo. 

In tal caso il corpo reagisce con una forza interna che si oppone alla sollecitazione e che vale:

\(F_{\text{elastica}} =-k\cdot \Delta S\)

dove:

• \(k\) è il coefficiente elastico della molla;
• \(\Delta S\) è l’allungamento della molla rispetto alla posizione iniziale;
• il segno meno sta ad indicare che la forza si oppone alla sollecitazione.

Forza d’Attrito

La forza d’attrito è una forza che nasce ogni volta che un corpo si muove, o cerca di muoversi, a contatto con un altro corpo.

Quando vogliamo fermare o rallentare un corpo, viene sfruttato proprio l’effetto dell’attrito.

La forza d’attrito si oppone al movimento del corpo, quindi ha sempre la stessa direzione del movimento del corpo ma verso opposto.

 L’attrito si divide in:

• attrito statico: è quello che bisogna vincere per far muovere l’oggetto quando è ancora fermo;
• attrito dinamico: a sua volta può distinguersi in:
  • attrito radente: si ha quando un corpo si muove,o cerca di muoversi, traslando (strisciando) su una superficie;
  • attrito volvente: si ha quando un corpo si muove rotolando su una superficie;
  • attrito viscoso: si ha quando un corpo solido si muove in un fluido.

Il modulo della forza è:

\(F_a = \mu \cdot F_p\)

dove:

• \(F_p\) è la forza che agisce perpendicolarmente alla superficie di contatto;
• \(\mu\) è il coefficiente di attrito radente, il cui valore dipende dalla natura chimica e dallo stato fisico delle superfici a contatto.

N.B.: Lo stesso oggetto ha un attrito diverso se si trova su una superficie fatta di un certo materiale o di un altro.

Forza peso

In fisica forza peso e massa sono grandezze diverse:

• la massa di un corpo è una sua proprietà intrinseca, indipendente dalla sua posizione nello spazio e da ogni altra grandezza fisica.

• Il peso è l’effetto prodotto su tale massa dalla presenza di un campo gravitazionale.

Ne risulta che la massa di un corpo è costante, mentre il suo peso varia a seconda del luogo in cui viene misurato.
Sulla Luna, un uomo pesa meno che sulla Terra, ma la massa sarà sempre la stessa (su pianeti diversi, infatti, uno stesso corpo mantiene la sua massa, mentre la forza peso varia in base all’accelerazione di gravità). 

La forza peso indicata solitamente con la lettera \(P\), è direttamente proporzionale alla massa del corpo che la subisce con fattore di proporzionalità \(g\), detto anche accelerazione gravitazionale, che varia da pianeta a pianeta.
Sulla Terra mediamente vale \(9,81 N/m\) (Newton su metro).

\(P=m\cdot g.\)

Questa era una semplice classificazione delle forze con le relative formule
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