In natura esistono solo quattro forze fondamentali. Dovremmo chiamarle interazioni fondamentali, in quanto il terzo principio della dinamica ci dice che le forze agiscono sempre in coppia. Tutte le altre forze sono spiegabili a partire da queste quattro. Vediamo quali sono queste quattro forze: la prima forza è la forza gravitazionale. La forza gravitazionale agisce tra masse, a lunga o lunghissima distanza, ed è responsabile della coesione del sistema solare, della coesione delle galassie, ed è sempre una forza attrattiva tra le masse. Esistono poi due forze, o due interazioni, che vengono chiamate interazione nucleare debole ed interazione nucleare forte. L'interazione nucleare forte è quella che è responsabile della coesione del nucleo, quindi la coesione dei protoni con i neutroni, o la coesione dei quark tra di loro. La terza forza di interazione è quella nucleare debole. La forza nucleare debole è responsabile dei decadimenti delle particelle, ed è responsabile della fusione nucleare, ad esempio. Nucleare forte e nucleare debole sono forze a corto, cortissimo raggio: si vedono appunto all'interno del nucleo, e quindi, nell'esperienza quotidiana, ci sfuggono. E poi esiste una quarta forza, o interazione, che è quella elettromagnetica. La forza elettromagnetica agisce tra cariche elettriche; può essere attrattiva, oppure repulsiva, in funzione che le cariche elettriche abbiano stesso segno o segno opposto; ed è responsabile di tantissimi fenomeni della vita quotidiana. Ad esempio tutte le onde elettromagnetiche, e quindi la luce, sono spiegabili a partire dalla forza elettromagnetica. E quindi non solo la luce, che è una parte visibile della forza elettromagnetica, ma anche le altre onde, ad esempio le onde radio le onde di un forno a microonde, le onde dei raggi x per fare le radiografie e via dicendo. Tutte le forze presenti in natura sono spiegabili a partire da queste quattro forze. Ad esempio l'attrito: l'attrito è in realtà una interazione elettromagnetica tra gli atomi delle due superfici a contatto, dei due corpi che strisciano uno rispetto all'altro. Noi non parliamo di queste quattro forze direttamente, ma parliamo di queste forze da un punto di vista macroscopico; da un punto di vista anche storico: cioè di una persona che osserva il mondo attorno a sé, la natura, e cerca di spiegarlo dando delle interpretazioni, dando delle leggi che spieghino e possano quindi prevedere i fenomeni. Per fare questo, in genere viene utilizzato un dinamometro. Un dinamometro è uno strumento che ci permette di misurare le forze. Dobbiamo dare, cioè, una definizione operativa delle forze. Questo è un esempio di dinamometro. In genere, i dinamometri sono realizzati tramite una molla elicoidale, che si può allungare in funzione della forza che io applico ad una sua estremità. Quindi, se io tiro verso di me, vedete che il dinamometro si allunga, e lo posso tarare in funzione della forza che vado ad applicare. Ad esempio, se tirerò poco o tanto si andrà ad allungare poco o tanto, quindi la definizione operativa delle forze è proprio questa: a allungamento doppio corrisponde una forza applicata doppia, ad un allungamento a metà equivale una forza applicata pari alla metà. Facciamo un esempio. Prendiamo un corpo che ha un certo peso, una certa massa. Lo vado ad attaccare al dinamometro e vado a misurare la forza agente sul dinamometro, ad esempio qui leggo 4-5. Se metto due oggetti dello stesso peso, attacco quindi una forza pari al doppio, vedo che l'allungamento è circa pari al doppio: leggo circa 8 o 9. È quindi questa la definizione operativa delle forze.