Fisica: lezioni e problemi

Presentazione sul tema: "Fisica: lezioni e problemi"— Transcript della presentazione:

1 Fisica: lezioni e problemi
Giuseppe Ruffo Fisica: lezioni e problemi

2 Unità B4 - L’equilibrio dei corpi solidi
L’equilibrio di un corpo Il momento di una forza Le coppie di forze Le macchine semplici Il baricentro Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

3 Lezione 1 - L’equilibrio di un corpo
Quando un corpo è in equilibrio, la risultante delle forze a esso applicate è nulla Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

4 Lezione 1 - L’equilibrio di un corpo
Un corpo è in equilibrio quando è fermo in una posizione e continua a rimanere fermo nel tempo. I vincoli limitano le possibilità di moto dei corpi esercitando su di essi delle forze dette reazioni vincolari Oggetto appoggiato su un tavolo: il tavolo è un vincolo, perché impedisce all’oggetto di cadere Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

5 Lezione 1 - L’equilibrio di un corpo
Un punto materiale è un oggetto di dimensioni molto piccole rispetto al contesto a cui lo riferiamo Pallina sul tavolo: punto materiale Agiscono due forze: peso e reazione vincolare La pallina è in equilibrio: le forze si compensano Quando un punto materiale è in equilibrio, la risultante di tutte le forze applicate è nulla. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

6 Lezione 1 - L’equilibrio di un corpo
Corpo esteso rigido (non deformabile) Viene trattato come punto materiale se tutte le forze sono applicate nello stesso punto Se un corpo è in equilibrio e più forze sono applicate nello stesso punto, allora la risultante di tutte le forze applicate è nulla. La forza peso e la reazione vincolare vengono considerate entrambe concentrate nel baricentro. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

7 Lezione 1 - L’equilibrio di un corpo
Corpo appoggiato su un piano inclinato senza attrito. è equilibrato dalla reazione vincolare : non è equilibrato e fa muovere l’oggetto lungo il piano: Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

8 Lezione 1 - L’equilibrio di un corpo
Un corpo non in equilibrio può essere portato in equilibrio applicando una forza equilibrante uguale e opposta alla risultante delle forze applicate: Corpo di peso P su un piano inclinato senza attrito; la forza equilibrante ha intensità: Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

9 Lezione 1 - L’equilibrio di un corpo
Su un piano inclinato la forza di attrito statico, se abbastanza intensa, può equilibrare un corpo Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

10 Lezione 2 - 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 Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

11 Lezione 2 - 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 Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

12 Lezione 2 - 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. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

13 Lezione 2 - Il momento di una forza
Unità di misura SI del momento: newton × metro (N·m). Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

14 Lezione 2 - 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 Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

15 Lezione 2 - Il momento di una forza
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. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

16 Lezione 3 - Le coppie di forze
Una coppia di forze non equilibrata fa ruotare il corpo a cui è applicata Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

17 Lezione 3 - Le coppie di forze
Corpo rigido sottoposto a due forze con uguale intensità e direzione, ma verso opposto. stessa retta d’azione: la risultante delle due forze e il momento totale sono nulli; il corpo è in equilibrio retta d’azione diversa: la risultante è nulla, ma il momento totale è diverso da zero: il corpo ruota. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

18 Lezione 3 - Le coppie di forze
Coppia di forze: due forze parallele, uguali e opposte, applicate in punti diversi di uno stesso corpo rigido. Braccio della coppia: distanza fra le due rette d’azione delle forze. Momento della coppia: prodotto fra l’intensità F di una delle due forze e la lunghezza del braccio b Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

19 Lezione 3 - Le coppie di forze
Momento positivo: la coppia produce rotazione antioraria Momento negativo: la coppia produce rotazione oraria Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

20 Lezione 3 - Le coppie di forze
Una forza F è applicata a un disco (con massa trascurabile) che può ruotare attorno a un asse. La forza F e la reazione vincolare Rv: sono uguali e opposte (il disco non può traslare, la risultante delle forze deve essere nulla) pertanto costituiscono una coppia di forze che fa ruotare il disco Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

21 Lezione 4 - Le macchine semplici
Le leve sono macchine che permettono di equilibrare delle forze Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

22 Lezione 4 - 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 Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

23 Lezione 4 - Le macchine semplici
Leva: 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. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

24 Lezione 4 - Le macchine semplici
Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

25 Lezione 4 - Le macchine semplici
La bilancia a bracci uguali è una leva di primo genere. La bilancia è uno strumento che misura le masse per confronto. I punti di applicazione delle forze sono equidistanti dal fulcro: b1 = b2. In condizione di equilibrio, P1·b1 = P2·b2 da cui P1 = P2, e quindi m1 = m2. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

26 Lezione 4 - Le macchine semplici
La carrucola fissa ha guadagno 1, non amplifica la forza. La forza motrice può essere applicata in una direzione diversa da quella resistente. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

27 Lezione 4 - Le macchine semplici
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. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

28 Lezione 4 - Le macchine semplici
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. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

29 Lezione 5 - Il baricentro
di un corpo è un punto in cui si può pensare sia applicato il peso del corpo Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

30 Lezione 5 - Il baricentro
Solidi di forma regolare: possono avere un centro di simmetria Solidi di forma irregolare: non hanno centro di simmetria. Corpi omogenei: densità costante in ogni punto Corpi non omogenei: densità varia da punto a punto; corpi composti da più materiali o con cavità interne non sono omogenei. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

31 Lezione 5 - Il baricentro
Baricentro: punto in cui si considera concentrata la forza peso che agisce su un 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. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

32 Lezione 5 - Il 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 Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

33 Lezione 5 - Il baricentro
Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

34 Lezione 5 - Il 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. Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010

35 Unità B4 - L’equilibrio dei corpi solidi
punti materiali Equilibrio dei Corpi estesi Forza risultante Momento Baricentro Vincoli e Reazioni vincolari Forza e braccio Coppia di forze Equilibrio stabile, instabile e indifferente Giuseppe Ruffo, Fisica: lezioni e problemi © Zanichelli editore 2010