Calcolatrice forza

La formula della forza: il secondo principio della dinamica

Il secondo principio della dinamica dice che la forza risultante su un corpo è uguale alla sua massa per la sua accelerazione: F = ma. Con m in chilogrammi e a in metri al secondo quadrato, F risulta in newton, N. Un newton è la forza che dà a 1 kg un'accelerazione di 1 m/s². Per accelerare un'auto di 1200 kg a 3 m/s² servono 1200 · 3 = 3600 N.

Anche il peso è una forza, l'attrazione della gravità su una massa, e segue la stessa legge con l'accelerazione di gravità: W = mg (in molti libri italiani P = mg). Sulla Terra g vale 9,81 m/s², quindi una persona di 70 kg pesa 70 · 9,81 = 686,7 N. Sulla Luna g vale 1,62 m/s² e la stessa persona pesa 113,4 N. La massa resta 70 kg ovunque; cambia solo il peso.

La calcolatrice ha una scheda per ognuna. Nella prima, dai due tra forza, massa e accelerazione e trova la terza. Nella seconda, dai una massa per avere il peso, o un peso per avere la massa; g parte da 9,81 m/s² e puoi cambiarla per la Luna, un altro pianeta o un esercizio che usa 9,8, oppure svuotarla per trovare g da un peso e una massa. Grammi, libbre, kilonewton e libbre forza vengono prima convertiti in unità SI, e ogni passaggio è mostrato.

Cosa notare

• In F = ma, F è la forza risultante, cioè tutto ciò che agisce sul corpo sommato tenendo conto dei versi. Spingi una scatola con 50 N contro 20 N di attrito e la forza risultante è 30 N.
• 1 N = 1 kg·m/s². Una mela da 100 g pesa circa 0,98 N, più o meno un newton.
• La massa è quanta materia c'è, in chilogrammi, ed è la stessa ovunque. Il peso è una forza, in newton, e dipende da g.
• Raddoppia la forza sulla stessa massa e l'accelerazione raddoppia; raddoppia la massa con la stessa forza e si dimezza.
• Una forza ha un verso. Un risultato negativo vuol dire che la forza punta nel verso opposto a quello che hai scelto come positivo.

Come calcolare la forza

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   Metti la massa in chilogrammi

   I grammi si dividono per 1000, le libbre si moltiplicano per 0,4536. 500 g sono 0,5 kg.

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   Metti l'accelerazione in m/s²

   I ft/s² si moltiplicano per 0,3048. Per un peso, l'accelerazione è g: 9,81 m/s² sulla Terra.

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   Moltiplica

   F = m · a. 1200 kg · 3 m/s² = 3600 N, cioè 3,6 kN.

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   Ricava le formule inverse per le altre grandezze

   m = F/a e a = F/m. Lascia vuota la casella che vuoi e la calcolatrice scrive la formula inversa prima di sostituire i numeri.

Il peso di una persona di 70 kg nel sistema solare

W = mg con la gravità alla superficie di ogni corpo celeste, arrotondata. La massa è 70 kg in ogni riga; cambia solo g.

Esempi svolti

m = 1200 kg, a = 3 m/s²

F = 20 N, a = 4 m/s²

m = 70 kg, g = 9,81 m/s²

m = 70 kg, g = 1,62 m/s²

Errori comuni

• Chiamare peso una massa. 70 kg sono una massa; il suo peso sulla Terra è 686,7 N. Una bilancia pesapersone mostra i chilogrammi perché divide per g al posto tuo.
• Usare i grammi. 500 g sono 0,5 kg; inserire 500 dà una forza mille volte troppo grande.
• Usare una sola forza quando ne agiscono diverse. F = ma usa la forza risultante, quindi prima somma ogni forza con il suo verso.
• Confondere libbre e libbre forza. lb è una massa (0,4536 kg) e lbf è una forza (4,448 N). Una massa di 1 lb pesa circa 1 lbf sulla Terra.
• Usare un valore di g diverso da quello del tuo libro. Alcuni esercizi lo arrotondano a 9,8 o 10 m/s²; cambia la casella di g di conseguenza, altrimenti i risultati saranno leggermente diversi.
• Dimenticare il verso. Una forza frenante su un'auto che va avanti è negativa se avanti è positivo, e F = ma dà allora l'accelerazione negativa del rallentamento.

Domande frequenti sulla forza