Calcolatore di Forza
Risolvi la seconda legge di Newton per forza, massa o accelerazione; trova il peso dalla massa e dalla gravità; calcola l'attrito da un coefficiente e dalla forza normale; oppure somma più forze con angoli diversi per ottenere la forza netta e l'accelerazione che produce. Ogni risultato è accompagnato dal suo calcolo, e la modalità forza netta disegna un diagramma di corpo libero. Funziona nel tuo browser; gratuito, senza registrazione.
Seconda legge di Newton: la forza netta su un oggetto è uguale alla sua massa per la sua accelerazione. Inserisci la forza netta, non solo una delle forze che agiscono.
Calcolato
Risultati
3000 N
Forza netta F
Il calcolo
- Parti da F = m × a.
- F = 1200 × 2,5 = 3000 N
Come usare il calcolatore di forza
- 1. Scegli il calcolo. F = ma per la forza netta su un oggetto, W = mg per il peso, f = μN per l'attrito, oppure Forza netta per combinare più forze.
- 2. Scegli l'incognita e compila il resto. La casella che stai calcolando diventa la risposta. Ogni casella ha il suo menu di unità — newton, chilonewton, libbre-forza, chilogrammi o libbre, m/s² o g.
- 3. Per più forze, indica intensità e angoli. Misura ogni angolo in senso antiorario a partire dall'asse x positivo: 0° è a destra, 90° in alto, 180° a sinistra, 270° in basso. Aggiungi una massa se vuoi l'accelerazione.
- 4. Leggi il calcolo. Vengono mostrati l'equazione, il riarrangiamento e i valori sostituiti, e la modalità forza netta aggiunge una tabella delle componenti e un diagramma di corpo libero.
Le equazioni
| Grandezza | Equazione | Note |
|---|---|---|
| Seconda legge di Newton | F = m × a | F è la forza netta sull'oggetto, in newton (1 N = 1 kg·m/s²) |
| Peso | W = m × g | g = 9,80665 m/s² alla gravità standard, quindi 1 kg pesa 9,80665 N |
| Attrito | f = μ × N | N è la forza normale; μs dà l'attrito statico massimo, μk l'attrito dinamico |
| Attrito su un piano orizzontale | f = μ × m × g | La forza normale su una superficie piana è uguale al peso quando nessun'altra forza spinge in verticale |
| Forza netta | ΣFx = ΣF cos θ, ΣFy = ΣF sin θ | Somma le componenti, poi |F| = √(ΣFx² + ΣFy²) |
Riferimento: OpenStax University Physics, Volume 1, sezioni 5.3 e 6.2. La gravità standard è esatta per definizione (CGPM, 1901).
Esempi svolti
F = ma. Un'auto da 1.200 kg che accelera a 2,5 m/s² richiede una forza netta di 1200 × 2,5 = 3000 N (il valore predefinito). Nota che si tratta della forza netta: la spinta del motore meno la resistenza dell'aria e l'attrito di rotolamento.
Peso. Una persona di 70 kg pesa 70 × 9,80665 = 686,5 N sulla Terra, ma 70 × 1,62 = 113,4 N sulla Luna. La sua massa è di 70 kg in entrambi i luoghi.
Attrito. Un blocco che preme su una superficie con una forza normale di 200 N e μ = 0,4 subisce 0,4 × 200 = 80 N di attrito. Per un blocco da 10 kg su un piano orizzontale con μ = 0,4, f = 0,4 × 10 × 9,80665 = 39,23 N.
Forza netta. Tira con 10 N verso destra, 6 N verso l'alto e 4 N verso sinistra. Le componenti x si sommano a 10 − 4 = 6 N e quelle y a 6 N, quindi la forza netta è √(6² + 6²) = 8,485 N a 45°. Se l'oggetto ha una massa di 2 kg, la sua accelerazione è 8,485 ÷ 2 = 4,243 m/s² nella stessa direzione.
Coefficienti di attrito
| Superfici | Statico μs | Dinamico μk |
|---|---|---|
| Gomma su calcestruzzo asciutto | 1,0 | 0,7 |
| Legno su legno | 0,5 | 0,3 |
| Acciaio su acciaio (asciutto) | 0,6 | 0,3 |
| Scarpe sul ghiaccio | 0,1 | 0,05 |
| Teflon su acciaio | 0,04 | 0,04 |
Valori approssimativi da OpenStax University Physics, Volume 1, Tabella 6.1. I coefficienti reali variano con le condizioni della superficie.
Errori comuni
- Usare una sola forza al posto della forza netta. In F = ma, F è la somma vettoriale di tutte le forze. Una spinta di 50 N contro 50 N di attrito dà accelerazione zero.
- Confondere massa e peso. La massa si misura in chilogrammi e non cambia; il peso è una forza in newton e dipende da g. Una bilancia in chilogrammi misura in realtà il peso e divide per g.
- Usare il peso come forza normale su un piano inclinato o quando si tira con un angolo. In quel caso la forza normale è diversa da mg; per le rampe usa l'Inclined Plane Calculator.
- Considerare μ una proprietà di un solo oggetto. Appartiene a una coppia di superfici.
Domande frequenti
- Come si calcola la forza?
- Moltiplica la massa per l'accelerazione: F = ma. Un oggetto di 5 kg che accelera a 3 m/s² richiede una forza netta di 15 N. Se agiscono più forze, sommale prima come vettori e usa la forza netta risultante.
- Che cos'è un newton?
- Un newton è la forza che imprime a una massa di 1 kg un'accelerazione di 1 m/s², quindi 1 N = 1 kg·m/s². Vicino alla superficie terrestre corrisponde circa al peso di una piccola mela, cioè circa 100 g.
- Qual è la differenza tra massa e peso?
- La massa misura quanta materia ha un oggetto ed è la stessa ovunque. Il peso è la forza gravitazionale su quella massa, W = mg, quindi cambia con il luogo. La stessa persona di 70 kg pesa circa 686,5 N sulla Terra e 113,4 N sulla Luna.
- Come si trova la forza netta da più forze?
- Scomponi ogni forza nelle componenti x e y (F cos θ e F sin θ), somma tutte le componenti x e tutte le componenti y, poi combina le due somme con il teorema di Pitagora. La direzione è atan2 di ΣFy su ΣFx.
- Che cosa significa forza netta nulla?
- L'oggetto è in equilibrio: resta fermo o si muove a velocità costante. Forza netta nulla non significa che non agiscano forze, ma solo che si annullano. Il calcolatore segnala esplicitamente questo caso.
- Come si converte la libbra-forza in newton?
- Moltiplica per 4,448222: 1 lbf è il peso di una massa di una libbra alla gravità standard, cioè 0,45359237 kg × 9,80665 m/s². Un chilogrammo-forza vale esattamente 9,80665 N. I menu delle unità eseguono queste conversioni per te.