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MODULO 4 L’equilibrio statico
MODULO 4
L’equilibrio statico
L’equilibrio di un corpo rigido
L’obiettivo del modulo è comprendere quali sono le
condizioni sotto le quali un corpo di forma
qualsiasi rimane in equilibrio statico.
Con equilibrio statico si intende l’assenza di
movimento traslatorio e rotatorio (un corpo è in
equilibrio statico se è fermo).
Il momento di una forza
Responsabili
della rotazione dei corpi sono
i momenti delle forze, che
dipendono anche dal punto
in cui sono applicate le forze
Il momento di una forza
Gli effetti di una forza applicata a un corpo
rigido dipendono dalla sua intensità, dal punto
di applicazione e dalla direzione della forza
Il momento di una forza
Forza F applicata a un disco che può
ruotare attorno al punto O.
Braccio della forza: distanza fra O e la
retta d’azione della forza.
Momento della forza rispetto al punto O:
prodotto fra l’intensità della forza e il
braccio.
Unità di misura del momento:
N∙m
Il momento di una forza Momento positivo: la forza produce rotazione antioraria
Momento negativo: la forza produce rotazione oraria
Momento nullo: la forza non produce rotazione
Quando un oggetto è in equilibrio la somma algebrica dei momenti di tutte
le forze applicate, calcolati rispetto allo stesso punto, è uguale a zero.
Le macchine semplici
Macchina semplice: dispositivo che equilibra o vince una forza resistente
applicando una forza motrice di intensità o direzione diversa.
guadagno > 1 : macchina vantaggiosa
guadagno < 1 : macchina svantaggiosa
Le macchine semplici: leva
Def: corpo rigido che può ruotare attorno a un punto, detto fulcro.
La forza motrice Fm e la forza resistente Fr sono applicate a distanza bm
e br dal fulcro
Condizione di equilibrio per una leva: il momento totale deve essere nullo.
Le macchine semplici: carrucola fissa
e mobile La carrucola fissa ha guadagno 1, non
amplifica la forza.
La forza motrice può essere applicata in
una direzione diversa da quella
resistente.
La carrucola mobile è una
macchina vantaggiosa.
La forza viene raddoppiata, poiché
il braccio della forza resistente è la
metà del braccio della forza motrice
Le macchine semplici:verricello
Il verricello solleva corpi pesanti con
piccole forze.
La forza resistente è applicata a un
estremo della fune (il braccio
è br), la forza motrice a una manovella
di lunghezza bm che fa girare il cilindro.
Poiché bm > br, la macchina è
vantaggiosa.
Il baricentro
Baricentro: punto in cui si può pensare sia
applicato il peso del corpo
Se il corpo è omogeneo e ha un centro di simmetria, quest’ultimo è anche il
baricentro del corpo.
Se il corpo non è omogeneo o è
irregolare, il baricentro si può trovare
sperimentalmente, appendendo il corpo
in due punti diversi e trovando il punto
d’incontro delle due verticali.
Equilibrio e baricentro
L’equilibrio di un corpo può essere stabile, instabile o indifferente, in base a
cosa accade quando l’oggetto viene spostato dalla posizione di equilibrio
Equilibrio stabile: ritorna alla posizione di equilibrio
Equilibrio instabile: si allontana definitivamente dalla posizione di equilibrio
Equilibrio indifferente: resta in una nuova posizione di equilibrio
Equilibrio e baricentro
Un corpo appoggiato è in equilibrio se la verticale passante per
il baricentro incontra la base di appoggio.
Se la verticale cade
fuori dalla base, il
corpo si ribalta.
