Campo di Forza DEFINIZIONE

[saimonpì]

ciao a tutti , tra poco dovrò sostenere l'esame di fisica 1, ma ancora non mi sono chiari alcuni concetti base. In particolare, non sono ancora riuscito ad afferrare il concetto di campo di forza, cosa che ogni volta mi riempie di interrogativi.
Ho capito cos'è un campo vettoriale, ossia (detto formalmente) una funzione che a punti di una regione associa vettori, ma non riesco proprio a capire cos'è un campo di forza.
Tra gli appunti presi a lezione ho questa definizione:

dato un sistema di riferimento R3, un corpo puntiforme che si trova in una qualsiasi posizione P € R (regione dove il riferimento R3 è definito),

Se su Pagisce una forza indipendente dalla velocità di P, allora si dice che nella regione R c’èun campo di forza.

Qualcuno può aiutarmi a capire questa frase? Magari anche con qualche esempio...Grazie in anticipo!!
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[saimonpì]

P è il punto materiale!!

[Falco5x]

Scusa se rischio di farti un po' di casino, ma secondo me il concetto di campo di forza non è proprio corretto: sarebbe meglio parlare di campo vettoriale, dove il vettore è funzione delle coordinate del punto e basta. Questo vettore può essere una entità fisica di varia natura che si traduce in forza solo quando in un punto dello spazio viene messa una seconda entità fisica. Però allora la forza è data dall'interazione tra il campo e questa seconda entità, la forza non esiste senza quest'ultima. Dunque parlare di campo di forza secondo me è impreciso.

P non è un punto materiale, è una posizione ovvero un insieme di coordinate che definiscono una posizione spaziale.
In quel punto c'è un'entità vettoriale che può essere di vario tipo. Ad esempio il campo gravitazionale è un campo di accelerazione, tale per cui ad ogni punto dello spazio è associato un vettore accelerazione. Il caso più semplice è considerare il campo terrestre in prossimità della superficie terrestre e su una piccola estensione; con questa approssimazione esso può considerarsi un campo vettoriale uniforme di modulo g ($9,81m/s^2$) diretto verso il basso. Questo vettore funzione della posizione diventa una forza quando in un punto dello spazio immaginiamo di metterci una massa esploratrice. Allora su questa massa si esercita una forza di valore mg.
Analogamente può esistere un campo elettrico di valore E(P). Quando in un punto dello spazio immaginiamo di metterci una carica di valore q, in quel punto la carica subisce una forza di modulo qE.

Però io sono solo un ingegnere non tanto forte in astrazioni fisiche, e il campo vettoriale in fondo lo è.
Per cui lascio la parola a qualche fisico di buona volontà che possa confermare o smentire quanto ho detto.

[orazioster]

Per una forza come la gravità o la forza Coulombiana, che
dipendono dalla massa l'una, e dalla carica l'altra -di due corpi, va bene
introdurre un vettore che non è forza, e che lo diventa moltiplicato
per la massa o carica di un punto materiale in quella posizione.

In generale, l'idea di campo vettoriale è associare ad un punto sello spazio (o spazio e tempo) un vettore, che
può essere qualsiasi cosa.

Comunque, io non sono manco un Ingegnere, come vorrei diventare, quindi!

[saimonpì]

il contesto di riferimento è quello della dinamica del punto materiale, però forse (dal momento che sto frequentando ingegneria meccanica) non è il caso di perdersi in astrazioni, forse è più importante che io sappia solo quello che un campo vettoriale (nel mio caso un campo di forza) rappresenta dal punto di vista fisico e la sua ''utilità''.
Falco, il tuo esempio sul campo di accelerazione mi ha chiarito un po' più le idee. Però, se vogliamo parlare di campo di forza? Sarebbe una regione dello spazio tale che ad ogni punto è associato un vettore forza? E poi mi chiedo.... perchè si introduce il concetto di campo di forza quando si parla di dinamica?

[Falco5x]

Falco, il tuo esempio sul campo di accelerazione mi ha chiarito un po' più le idee. Però, se vogliamo parlare di campo di forza? Sarebbe una regione dello spazio tale che ad ogni punto è associato un vettore forza? E poi mi chiedo.... perchè si introduce il concetto di campo di forza quando si parla di dinamica?

Se diamo per scontato che c'è un corpo dotato di massa che si muove in un campo gravitazionale (ad esempio), allora in ogni punto dello spazio lungo la sua traiettoria questo corpo subisce una forza, per cui possiamo anche forse dire che esiste un campo di forza (applicabile però soltanto a quella particolare massa che si muove).
E' evidente che la dinamica di questo punto materiale risente del campo di forza, nel senso che l'accelerazione che quel corpo subisce in ogni punto dello spazio è esattamente quella daterminata dal campo di forza diviso per la massa del corpo.

[cyd]

per quel poco che so di fisica ti posso dare la mia visione,

pensa ad un campo come una grandezza fisica definita in tutto lo spazio, o in una porzione di esso. quando un altro ente entra in un campo subisce l'azione di tale campo che si può manifestare in diversi modi, come la variazione dello stato o di una grandezza associata a tale corpo e al campo. questo effetto è osservabile come una forza, dunque una forza se dovuta a tale campo è una manifestazione di esso,

cosi come per la forza gravitazionale, una massa definisce una grandezza, in questo caso vettoriale in tutto lo spazio (un'accelerazione), questa grandezza dipende dalle caratteristiche del corpo che l'ha generata e dalla distanza $vec G = -Km/r^3 vec r$. se un'altra massa si trova in un punto ove sia definita tale grandezza vede il suo stato influenzato da tale campo, cioè acquista un'accelerazione pari a $vec G = -Km/r^3 vec r$. che è osservabile come se fosse soggetto a una forza $F_(12)= K(m_1 m_2)/(|P_1-P_2|^3) (P_1 - P_2)$
magari è una visione un pò distorta però se ti può aiutare a capire meglio il concetto è gia qualcosa

[saimonpì]

non riesco proprio a capire cos'è. Ok, questo campo di forza è una regione dello spazio. Cosa c'è dentro questa regione? Cosa comporta, per un punto materiale, entrare dentro quest'area? Secondo me una volta che avrò colto l'idea intuitiva mi verrà in discesa capire anche le cose più più astratte e generali. Grazie mille per lo sforzo comunque

[Falco5x]

non riesco proprio a capire cos'è. Ok, questo campo di forza è una regione dello spazio. Cosa c'è dentro questa regione? Cosa comporta, per un punto materiale, entrare dentro quest'area?

In realtà non è un bel niente.
E' un modo diverso di vedere le cose.
Quando si è visto sperimentalmente che due masse si attraevano con una certa legge che dipendeva, tra l'altro, dalla distanza tra esse, si è deciso che era più comodo fingere che una delle due generasse attorno a sé un qualcosa di astratto, come un'influenza nello spazio, e che la seconda entrando in questa influenza reagisse risentendo di una forza.
Questa finzione ha permesso sviluppi analitici utili a studiare fenomeni che altrimenti sarebbe stato impossibile studiare, ma si tratta sempre di una visione artificiale della realtà.