Nel linguaggio comune, il termine “forza” ha un significato molto ampio e indica, in generale, il potere di compiere qualcosa o di resistere a qualcosa.
In fisica, una forza è una grandezza in grado di deformare corpi o di determinare il loro movimento, o, più in generale, di modificare l’energia di un sistema fisico. Una forza agisce lungo una direzione, secondo un verso e con una certa intensità, applicata in un punto ben preciso: si tratta dunque di una grandezza vettoriale. Per convinverci di ciò, potremmo provare ad applicare una forza ad un oggetto, e cambiare una delle caratteristiche che definiscono un vettore (modulo, direzione, verso, punto di applicazione): variando gli effetti, cioè, ottenendo moti differenti, comproviamo la natura vettoriale delle forze.
Bisogna prestare molta attenzione, però: le forze sono un ente fondamentale della meccanica, così come il punto lo è per la geometria euclidea o il numero per l’aritmetica. Potremmo azzardarci a dire che le forze, in realtà, non esistono: sono un artificio umano, un costrutto, un’invenzione, che introduciamo per spiegare i fenomeni che ci circondano: la fisica, in effetti, altro non è che la scienza che descrive ciò che accade in natura.
Le forze, comunque pensiamo di definirle, sono soggette a leggi ben precise, le cosiddette leggi della dinamica. Grazie alla seconda legge, $\vec{F} = m \vec{a}$ (detta legge fondamentale della dinamica), possiamo evincere l’unità di misura delle forze: come già enunciato precedentemente, l’unità di misura della forza nel sistema internazionale è il newton, $\text{N}$ e corrisponde alla forza necessaria per imprimere ad un corpo di massa $m = 1 \text{ kg}$ un’accelerazione $\vec{a}$ pari a $1 \text{ m}/\text{s}^2$.
Le forze quindi comportano un’accelerazione, ovvero sono responsabili della perturbazione di uno stato di quiete o moto rettilineo uniforme.
Si possono dividere le forze in due grandi famiglie:
- Forze di contatto: sono quelle forze che si manifestano solo quando dei corpi entrano in contatto tra loro. Sono forze di contatto, per esempio, la forza d’attrito radente, la forza d’attrito viscoso, le reazioni vincolari e le forze impulsive generate da alcuni tipi di urto.
- Forze a distanza: sono quelle forze che invece non necessitano di contatto tra corpi per manifestarsi. Sono forze a distanza la forza di gravità e la forza elettromagnetica.
Inoltre, possiamo catalogare le forze anche in forze attive e forze passive.
Passive sono le forze prodotte a seguito di un’azione o di un’interazione, e si oppongono, come prescritto dal principio di azione-reazione, all’azione stessa o al movimento: un esempio principe sono le reazioni vincolari e le forze d’attrito.
Attive sono invece le forze che agiscono su un sistema fisico, e non dipendono da altre azioni: per esempio, la forza peso, la forza muscolare o la forza elettromagnetica.