# Fisica per le superiori/L’intensità delle forze elettriche

Fisica per le superiori
Copertina Tutti i moduli · Sviluppo
Terzo anno
* Perché studiare la fisica?Fisica per le superiori/Perché studiare la fisica?
* Introduzione alla fisica e al metodo sperimentaleFisica per le superiori/Introduzione alla fisica e al metodo sperimentale
* Grandezze fisiche del SIFisica per le superiori/Grandezze fisiche del SI
* Elementi di algebra vettorialeFisica per le superiori/Elementi di algebra vettoriale
* Di che cosa di occupa la fisica?Fisica per le superiori/Di che cosa di occupa la fisica?
* Cinematica
** SpostamentoFisica per le superiori/Spostamento
** Moto del puntoFisica per le superiori/Moto del punto
** Moto dei sistemi di punti
** Moto rettilineoFisica per le superiori/Moto rettilineo
** Moto armonicoFisica per le superiori/Moto armonico
** Moto piano
** Moto relativo
* Dinamica
** Legge di inerzia o prima legge della dinamicaFisica per le superiori/Legge di inerzia o prima legge della dinamica
** Forza e massa, seconda legge della dinamicaFisica per le superiori/Forza e massa, seconda legge della dinamica
** Terza legge della dinamicaFisica per le superiori/Terza legge della dinamica
** Cenni ai campi di forza
** Classificazione delle forze
** Lavoro ed EnergiaFisica per le superiori/Lavoro ed Energia
** Impulso e Momenti di una Forza
** Dinamica del punto materiale
** Dinamica relativa
** Dinamica dei sistemi
** Urti
Quarto anno
* Forze
** Forza pesoFisica per le superiori/Forza peso
** Forza elasticaFisica per le superiori/Forza elastica
* Corpo rigido
** Equilibrio del punto materiale
*** Corpo rigido su piano inclinato
** Somma di forza su un corpo rigido
** Momento di una forza rispetto a un puntoFisica per le superiori/Momento di una forza rispetto a un punto
** Momento di una coppia di forzeFisica per le superiori/Momento di una coppia di forze
* Fluidi
** PressioneFisica per le superiori/Pressione
** DensitàFisica per le superiori/Densità
** LiquidiFisica per le superiori/Liquidi
*** Legge dei vasi comunicanti
*** Legge di StevinoFisica per le superiori/Legge di Stevino
Quinto anno
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Il grande entusiasmo di Franklin per le proprie teorie sull’elettrostatica non dipendeva soltanto dalla natura misteriosa dei fenomeni elettrici, né dalla originalità delle proprie teorie, ma soprattutto dalla fiducia che, a dispetto della modesta intensità dei fenomeni di elettrizzazione osservabili nell’esperienza quotidiana fossero nascosti effetti potenziali di enormi dimensioni.
Per questa ragione, si impegnò molto nello studio dei fulmini durante i temporali, dei quali aveva compreso bene la natura elettrostatica. Sono famosi i suoi esperimenti sui fulmini, che si possono ritrovare, in lingua originale, a questo indirizzo.
Ma il primo risultato quantitativo, a questo proposito, è dovuto a un fisico sperimentale: Chrarles Coulomb. Abilissimo costruttore di bilance di torsione, tra il 1785 e il 1791, Charles Coulomb enuncia la famosa legge che porta il suo nome:
Definizione
Due cariche elettriche puntiformi interagiscono tra di loro con una forza di azione e reazione proporzionale alle cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza, secondo una costante di proporzionalità chiamata costante di Coulomb.
In formula sintetica, questa legge si traduce nella formula seguente:
    $F=K\;{\frac {q_{1}\;q_{2}}{r^{2}}}$
dove F è l’intensità della forza di interazione, q1 e q2 sono le cariche elettriche ed r è la distanza che le separa. La costante K è una costante universale chiamata costante di Coulomb. Il suo valore corrisponde a:
    $K=9.0\;10^{9}\;{\frac {N\;m^{2}}{C^{2}}}$
La legge di Coulomb assomiglia molto alla precedente legge di Newton, che è espressa dalla formula:
    $F=G\;{\frac {m_{1}\;m_{2}}{r^{2}}}$
In questo caso, però:
    $G=6.7\;10^{-11}\;{\frac {N\;m^{2}}{kg^{2}}}$
Per comprendere in concreto il valore di questi numeri è opportuno eseguire qualche stima particolare. Ne suggeriamo alcune di seguito, da sviluppare, eventualmente, con l'aiuto dell'insegnante.
1. Provate a effettuare il seguente esperimento mentale. Raccolti in una tanica le molecole contenute in un grammo di idrogeno atomico, immaginate di separare con una pinzetta ciascun elettrone dal proprio protone e di concentrarli in due punti a 1 metro di distanza uno dall’altro. Sapendo che la carica elettrica di ciascun protone e di ciascun elettrone è:
    $e=1.6\;10^{-19}\;C$
quanta forza sarebbe necessaria? Confrontate questa forza con il peso di un elefante.
2. Assunto raggio medio per l’atomo di idrogeno il valore seguente:
    $r=0.5\;10^{-10}\;m$
proponete una stima per la forza elettrica di interazione tra il protone e l’elettrone.
3. Utilizzando il risultato dell’esercizio precedente calcolate l’accelerazione agente sull’elettrone. Per ricavare la massa dell’elettrone, considerate che la massa del protone, espressa in grammi, è uguale al reciproco del numero di Avogadro:
    $N_{A}=6.2\;10^{23}$
e, per semplificare i conti, che la massa dell’elettrone è circa 2000 volte più piccola di quella del protone.
4. Usando le leggi del moto circolare uniforme, determinate la velocità dell’elettrone in un atomo di idrogeno e confrontatela con quella della luce.