Piano inclinato

Il piano inclinato è uno schema, sintetizzato mediante un triangolo rettangolo [ABC], che serve per descrivere le situazioni in cui un corpo sta scivolando lungo una superficie quando su di esso agisce la forza di gravità. La caratteristiche geometriche del piano inclinato – triangolo rettangolo sono: l’ipotenusa, i=[BC], la base, b=[AB] e l’altezza, h=[AC]. Lungo la superficie inclinata, rappresentata dall’ipotenusa, è poggiato un corpo di massa m.

Le forze che agiscono sul corpo sono: Il peso P; P = m·g 2) La normale R, che è una forza perpendicolare all’ipotenusa. Tale forza, di natura elettromagnetica, è dovuta all’interazione tra il corpo ed il piano inclinato. Nel sistema vi sono altre due forze: 3) La reazione N, di natura elettromagnetica, che è una forza uguale ed opposta ad R: N = - R 4) La reazione T dovuta all’interazione tra la Terra ed il corpo. Essa è uguale ed opposta al peso. T = - P

Adesso si analizzerà al rallentatore cosa succede al corpo quando viene poggiato lentamente sullo scivolo, ipotenusa, del piano inclinato. Sul corpo agiscono due forze: il peso, P la reazione normale, R. La forza totale, F, che agisce sul copro è la somma vettoriale tra il peso e la reazione normale

Poggiando lentamente il corpo sull’ipotenusa, la reazione, R1, risulta piccola. La somma tra peso e razione è la forza F1. Quindi il corpo è costretto a penetrare lo scivolo. Ciò non avviene poiché il piano si oppone alla penetrazione del corpo. A livello microscopico la forza di reazione del piano è di natura elettrica, poiché gli atomi del primo e del corpo non riescono a compenetrarsi.

L’opposizione del piano alla penetrazione del corpo si traduce in un aumento della reazione R2. La somma vettoriale tra il peso, P, ed la reazione, R2, è la forza F2. Anche in questa situazione, la forza totale spinge il corpo a penetrare nel piano. Ciò non avviene e la reazione aumenta.

La difficoltà di penetrazione del corpo nel piano inclinato fa aumentare la reazione, R3. La direzione della forza totale, F3, tende ad essere parallela all’ipotenusa.

La reazione continua ad aumentare, e la forza totale si avvicina sempre di più all’ipotenusa.

L’aumento della reazione è tale che ad un certo momento la forza totale è parallela all’ipotenusa.

Quando la forza totale, F, è parallela all’ipotenusa, il corpo non tenta di penetrare nel piano inclinato e comincia a scendere lungo l’ipotenusa.

Le relazioni che collegano le forze, P, R ed F, alle caratteristiche geometriche del piano inclinato sono: La proporzione viene scritta a causa della similitudine dei triangoli delle forze e del piano inclinato.