EQUILIBRIO DEL PUNTO MATERIALE
- Quando si dice che un corpo è in equilibrio?
Un corpo è in equilibrio quando è fermo e rimane fermo, nonostante sia soggetto alla forza di gravità; è in equilibrio quando la risultante delle forze che agiscono su di esso è nulla, cioè uguale a zero.
( Ftot= F1 + F2 +….= 0);
- Che cosa è un vincolo? è tutto ciò che impedisce ad un corpo di cadere, la forza che il vincolo esercita sul corpo si chiama reazione vincolare, sempre rivolta verso l’alto per contrastare la forza di gravità;
- Perchè il corpo soggetto ad una forza vincolare rimane fermo? Rimane fermo perchè la forza di gravità e la forza vincolare hanno la stessa direzione e intensità ma hanno verso opposto, la risultante è nulla e il corpo rimane immobile.
- Quando si dice che un corpo è appoggiato? un corpo è appoggiato quando il suo vincolo è una superficie orizzontale: esempio il libro sul tavolo.
- Come si chiama la parte della fisica che studia l’equilibrio? la statica
- Quando un corpo non è in equilibrio?
Un corpo non è in equilibrio quando è in moto,
cioè quando compie dei movimenti come:
- traslare, cioè quando si sposta da un punto ad un altro;
- quando ruota su se stesso;
- quando si deforma;
TRE DIVERSI TIPI DI EQUILIBRIO
- Equilibrio stabile è la condizione in cui un corpo, spostato leggermente e poi rilasciato, ritorna alla posizione di partenza.
- Equilibrio instabile è la condizione in cui un corpo tende ad allontanarsi dalla sua posizione originale.
- Equilibrio indifferente è la condizione in cui un corpo, spostato, permane stabile nella nuova posizione.
CONDIZIONI DI EQUILIBRIO
Un corpo è formato da tantissime particelle, atomi o molecole, ciascuna delle quali ha una certa massa ed è soggetta alla forza di gravità; tutte vengono attirate verso il centro della terra, con la stessa direzione e stesso verso. Componendo tutte le forze di gravità che agiscono sulle diverse particelle di un corpo rigido si ottiene la forza-peso, che ha come intensità la somma delle intensità di tutte le singole forze.
Baricentro
In un corpo rigido il punto di applicazione della forza peso è un punto interno al corpo che si chiama BARICENTRO.
- Che cosa è il BARICENTRO? Il baricentro è il punto di applicazione della forza-peso interno al corpo.
- Quando un corpo appoggiato è in equilibrio? Un corpo appoggiato è in equilibrio quando la verticale passante per il baricentro cade all’interno del poligono di appoggio.
Il Baricentro è il punto in cui può essere concentrata tutta la massa del corpo.
Un corpo rigido può essere
- OMOGENEO quando è formato tutto dallo stesso tipo di materiale, quindi ogni punto ha la stessa DENSITA’ (Cubetto di ghiaccio, lastra di vetro, sfera di ferro);
- NON OMOGENEO se il corpo è costituito da diversi tipi di materiale che hanno una densità diversa
IL MODELLO DEL PUNTO MATERIALE
- Che cosa si intende per PUNTO MATERIALE?
Un punto materiale è un modello, cioè la descrizione di un oggetto considerato
un punto perché è piccolo in rapporto all’ambiente in cui si muove.
- Che cosa è il modello del punto materiale?
Il modello del punto materiale è la descrizione degli spostamenti di un oggetto
considerato come un punto che ha una massa.
IL MODELLO DEL CORPO RIGIDO
Che cosa si intende per corpo rigido?
Il corpo rigido è un modello di un oggetto esteso, cioè con una massa, che può traslare
e ruotare ma non può subire deformazioni.
EFFETTO DELLE FORZE SU UN CORPO RIGIDO
Gli effetti di una forza su un corpo dipendono dall’intensità della forza, dalla sua direzione
e dal suo verso, ma anche dal punto del corpo in cui è applicata la forza.
Due forze applicate ad un corpo se:
- sono applicate lungo la stessa retta di azione la forza risultante è la somma vettoriale delle due forze.
- Agiscono lungo due rette concorrenti la risultante è la somma vettoriale delle due forze, ottenuta con la regola del parallelogramma.
- Sono forze parallele concordi, cioè agiscono con lo stesso verso, la risultante sarà interna alle due forze, se sono forze parallele discordi la risultante sarà esterna alle due forze.
Nel caso delle forze concordi il punto P di applicazione della forza risultante Ftot è compreso tra i punti di applicazione F1 e di F2, più vicino a quello della forza maggiore.
Il modulo di Ftot è la somma dei due moduli F1 e F2 ( Ftot = F1 + F2);
La Forza Ftot è parallela a F1 e F2 e ha lo stesso verso delle due forze.
Nel caso delle forze parallele discordi il punto P è esterno a F1 e F2, dalla parte della forza maggiore;
il modulo di Ftot è il valore assoluto della differenza tra i moduli di F1 e F2 (Ftot = F1 – F2)
la forza Ftot è parallela a F1 e F2 e ha il verso della forza maggiore.
Momento di una forza
Un corpo rigido può traslare e ruotare; per far ruotare un corpo rigido attorno ad un asse fisso, la forza applicata deve essere perpendicolare all’asse di rotazione. (Esercitiamo una forza di rotazione quando avvitiamo un bullone con una chiave: il bullone è il punto 0, il braccio della forza F applicata è la distanza tra 0 e la retta di azione di F.
Il MOMENTO di una forza rispetto ad un punto è dato dal prodotto dell’intensità della forza per la distanza della forza dal punto (braccio).
Il Momento di una forza dipende dalla forza del suo braccio.
Formula: M = +/- F(N) X b(m)
I due segni + e – servono a distinguere il verso di rotazione.
“+” quando l’applicazione della forza F tende a far ruotare il corpo rigido in senso antiorario;
il segno “-“ quando la forza F tende a produrre una rotazione oraria.
Esempio:
La forza F di 10 N è applicata in P e il segmento OP lungo m.0,80 è perpendicolare a F
Soluzione: OP è il braccio b = m. 0,80 il Momento di F è:
M = b X F = 0,80 m. X 10N =8N/m
Esempio: trovare la forza F che agisce con un braccio di m. 0,20 e con un momento di 8 N
Soluzione: M = 8N B= 0,20m
F = M/b = 8 N / 0,20 m =40 N