Prova a strofinare un palloncino con una varietà di pellicce animali, come un maglione di lana o anche la tua pelle. Noterete probabilmente che il palloncino inizierà a reagire in modo diverso con gli oggetti che lo circondano. Se alcuni piccoli pezzi di carta fossero posti su un tavolo e il palloncino fosse avvicinato e tenuto sopra i pezzi di carta, allora la presenza del palloncino carico potrebbe creare abbastanza attrazione per i pezzi di carta da sollevarsi dal tavolo. L’influenza osservata in questo caso è la forza elettrica.

La forza elettrica e la terza legge di Newton

(Image Credit: Flickr)

Questa forza elettrica esercitata tra due particelle con carica opposta o particelle con carica simile è una forza nello stesso modo in cui la gravità, la frizione, la tensione e la resistenza dell’aria sono forze. Poiché è una forza, deve seguire certi principi e leggi. Una delle leggi che la forza elettrica segue è la legge newtoniana di azione e reazione. Secondo la terza legge di Newton, una forza è semplicemente un’interazione reciproca tra due oggetti che risulta in una spinta o trazione uguale e contraria sui rispettivi oggetti.

Ora, usando la terza legge del moto di Newton, possiamo descrivere il movimento di entrambi gli oggetti. L’oggetto A esercita una spinta verso destra sull’oggetto B. L’oggetto B esercita una spinta verso sinistra sull’oggetto A. Queste due forze di spinta hanno grandezze uguali e sono esercitate in direzioni opposte l’una all’altra. Ogni oggetto esercita la sua spinta sull’altro. La spinta sull’oggetto B (da parte dell’oggetto A) è diretta lontano dall’oggetto A, e la spinta sull’oggetto A (da parte dell’oggetto B) è diretta lontano dall’oggetto B. A causa della natura dell’interazione reciproca, si dice che la forza è repulsiva.

Ora, applichiamo lo stesso principio di azione-reazione a due oggetti oppostamente carichi – l’oggetto C (positivo) e l’oggetto D (negativo). L’oggetto C esercita una trazione verso sinistra sull’oggetto D, e l’oggetto D esercita una trazione verso destra sull’oggetto C. Di nuovo, ogni oggetto esercita la sua trazione sull’altro. Proprio come prima, queste due forze hanno magnitudini uguali e sono esercitate in direzioni opposte l’una all’altra. Tuttavia, in questo caso, la direzione della forza sull’oggetto D è verso l’oggetto C, e la direzione della forza sull’oggetto C è verso l’oggetto D. Poiché entrambi gli oggetti si muovono l’uno verso l’altro, è evidente un’interazione reciproca, e la forza è descritta come attraente.

L’interazione tra particelle cariche e oggetti neutri

(Photo Credit : Adrignola/Wikimedia Commons)

L’interazione tra due oggetti similmente carichi è repulsiva. L’interazione tra due oggetti con carica opposta è attrattiva. Tuttavia, che tipo di interazione si osserva tra un oggetto carico e un oggetto neutro? La risposta può essere abbastanza sorprendente. Qualsiasi oggetto carico, sia positivamente che negativamente, avrà un’interazione attrattiva con un oggetto neutro. Gli oggetti con carica positiva e gli oggetti neutri si attraggono a vicenda, e gli oggetti con carica negativa e gli oggetti neutri si attraggono a vicenda.

Questo terzo esempio di interazione tra oggetti carichi e neutri è spesso dimostrato in modo semplice. Per esempio, se un palloncino carico è tenuto sopra dei pezzi di carta neutri, la forza di attrazione per i pezzi di carta sarà abbastanza forte da sopraffare la forza di gravità verso il basso e sollevare i pezzi di carta dal tavolo. Se un tubo di plastica carico viene tenuto sopra alcuni pezzi di carta, il tubo eserciterà un’influenza attrattiva sulla carta per sollevarla dal tavolo. Per lo sconcerto di molti, un palloncino di gomma carica può essere attratto da un mobile di legno con una forza sufficiente a farlo aderire al mobile! Qualsiasi oggetto carico – plastica, gomma o alluminio – eserciterà una forza attrattiva su un oggetto neutro. Inoltre, come risultato della legge di Newton di azione-reazione, un oggetto neutro attirerà anche un oggetto carico.