x - Dipartimento di Fisica - Università di Pisa

Elementi di fisica
7. L’energia potenziale e il
principio di conservazione
dell’energia
7.1 Le forze posizionali e i campi di forze.
C’è una categoria di forze che agiscono su un corpo e ne modificano
lo stato di moto, che sono dette forze posizionali. Sono quelle forze il cui valore
è funzione del punto in cui il corpo si trova nell’istante considerato e
non dipende invece da altre variabili cinematiche, come per esempio la velocità
o la direzione del moto. Esempi di forze posizionali sono la forza peso,
la forza elastica, la forza gravitazionale che governa il moto dei corpi celesti
o la forza elettrostatica.
Nel caso della forza peso, la forza è costante in ogni punto; nel caso
della forza elastica, la forza che si esercita su un corpo collegato ad una
molla dipende dal valore dell’allungamento, ma ogni volta che quel corpo si
trova in un dato punto, con lo stesso valore dell’allungamento, subisce la
stessa forza. Così, nel caso della forza elettrostatica, ogni qual volta il corpo
considerato si trova in un certo punto dello spazio, esso subisce una forza,
che è proporzionale al valore della sua carica elettrica e non dipende da altre
variabili, quali la velocità o la direzione del moto.
Possiamo allora modellizzare queste forze come una proprietà fisica
dello spazio. L’esistenza del Sole con la sua massa fa sì che nello spazio
circostante un qualunque altro corpo subisca una forza, la cosiddetta forza
d’attrazione gravitazionale, che da un lato è proporzionale al valore della
sua stessa massa m, e dall’altro varia esclusivamente in funzione della distanza
dal Sole (cioè della sua posizione relativamente al Sole). Possiamo
allora dire che il Sole genera nello spazio un campo di forze gravitazionale
con cui interagisce la massa dell’altro corpo. Così la presenza di una carica
elettrica Q in un punto dello spazio fa sì che un corpo dotato di una carica
q, posto in vicinanza ad esso, subisca una forza proporzionale al valore di
q, che varia esclusivamente in funzione della distanza tra i due corpi carichi.
Ciò equivale a dire che la carica Q genera nello spazio circostante un
campo di forze elettrico e che la carica q interagisce con tale campo.
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