Strumenti Utente

Strumenti Sito


fisica:esperienze:somma_forze

LAB2GO Scienza

Somma delle forze

Descrizione

Forze coincidenti o collineari

Le forze coincidenti sono quelle forze che agiscono lungo una stessa direzione.
a) Sono concordi se hanno tutte lo stesso verso. La loro risultante è una forza che ha la stessa direzione e lo stesso verso delle componenti e, per intensità, la somma aritmetica delle loro intensità.

b) Sono discordi se hanno versi contrari.

La loro risultante ha la stessa direzione, il verso delle forze maggiori e l'intensità uguale alla somma algebrica delle componenti.

Composizione di due forze concorrenti

Le forze concorrenti sono forze che hanno lo stesso punto di applicazione ma direzioni diverse.

La loro risultante si trova con la regola del parallelogramma: essa è data dalla diagonale del parallelogramma che ha per lati le forze componenti. Sono considerate concorrenti anche due forze che, pur avendo punti di applicazione diversi, hanno le loro direzioni che convergono in uno stesso punto. Per trovare la risultante si disegnano a parte i due vettori F1 ed F2 e si calcola la risultante col metodo del parallelogramma:

La linea di azione della risultante passerà per il punto di incontro delle direzioni delle due componenti, il suo punto di applicazione O si trova sulla linea congiungente i punti di applicazione delle due componenti. La risultante è la somma dei due vettori componenti; essa può anche essere ottenuta applicando le due forze l'una al termine dell'altra, mantenendone invariati verso e direzione, come indicato:

Nota: se due forze concorrenti formano fra loro un angolo di 90° cioè, se sono perpendicolari, la loro perpendicolare è l'ipotenusa di un triangolo rettangolo e quindi si può trovare col teorema di Pitagora.

Per il calcolo della risultante di più forze concorrenti si applica questo metodo in successione, oppure si usa il metodo del poligono delle forze:

Composizione forze incidenti

1)Risultante di due forze con angolo casuale: è una forza data dalla diagonale del parallelogramma che ha per lati le forze componenti, come mostrato in figura:

2)Risultante di due forze incidenti ortogonali: è la forza data dalla diagonale del rettangolo che ha per lati le forze componenti, come mostrato in figura:

Composizione di forze parallele con lo stesso verso (cospiranti)

Immaginiamo di applicare ad un corpo due forze parallele e concordi, F1 ed F2. La forza risultante avrà modulo FR=F1+F2, direzione parallela a quella di F1 ed F2 e verso uguale.

Nel caso di forze parallele e discordi, invece, il modulo di FR è dato dalla differenza dei moduli, la direzione sarà parallela a quella di F1 ed F2 e il verso sarà quello della forza con modulo maggiore.

Se inoltre immaginiamo la forza F1 applicata nel punto A e la forza F2 applicata nel punto B, come nella figura seguente:

allora la risultante FR sarà applicata nel punto O, lungo il segmento AB e tale che:

Carrello per somma di forze

Il carrello per esperienze di statica illustra il comportamento di un corpo rigido al variare dei pesi applicati, che vanno a modificare la risultante vettoriale delle forze agenti sul sistema e ne traslano il baricentro.

Per modificare il baricentro dell'asta vengono aggiunti dei pesi che si collegano tramite ganci in diversi punti del corpo. Si riscontra uno spostamento del baricentro solo quando i pesi aggiunti non sono equidistanti dal centro. La condizione di equilibrio si verifica quando due gruppi di pesi, aventi la stessa massa, sono applicati ad un'uguale distanza dal centro dell'oggetto, oppure quando la somma risultante delle forze applicate risulta nulla.

Con questo esperimento si dimostra la condizione di equilibrio delle forze applicate ad un corpo rigido esteso.

Stessa funzione presenta il pannello per la somma delle forze. Questo, tuttavia, non si riferisce ai corpi rigidi.

L'esperimento con il pannello per la somma delle forze consiste nel dimostrare la validita' del principio dell'equilibrio statico-meccanico dato dall'annullamento della somma delle forze applicate nel sistema descritto. Esso consiste nel verificare, attraverso una data combinazione di pesetti per ognuno dei tre gruppi, il principio della somma delle forze; in particolare la regola del parallelogramma, secondo la quale la somma di due vettori aventi lo stesso punto di applicazione, corrispondente al punto del filo sul quale viene appeso il gruppo di pesetti equilibratori, e direzioni differenti, e' data dal modulo, dalla direzione, e dal verso della diagonale del parallelogramma avente come lati i vettori di base. In questo modo si e' notato che applicando, dalla parte della carrucola posta piu' in basso delle due, la forza peso data da due pesetti, e la forza peso data da quattro pesetti sulla carrucola posta più in alto, il sistema rimane in equilibrio se vengono applicati cinque pesetti al centro, tra le due carrucole. Questa situazione di equilibrio statico è stata schematizzata e rappresentata sul pannello di legno retrostante. Come si può facilmente capire, anche non avendo molte tipologie di pesetti per massa di singola unità a disposizione, vi sono diverse combinazioni di pesetti possibili per ottenere ogni volta una nuova situazione di equilibrio tra i tre gruppi di pesetti. Annotazioni: data la rilevante forza d'attrito tra i perni delle carrucole e le stesse, è stato necessario lubrificarle con un qualche goccia di olio lubrificante per ridurre l'attrito, rendendo più realistiche le misurazioni e ottendo risultati migliori.

Strumenti

Strumenti necessari Descrizione
Carrucola Quel basilare dipositivo tramite cui modificare la direzione dei vettori forza
Carrello per esperienze di statica
Pannello per la somma delle forze
Kit fisica meccanica Leybold
Asta Rigida
Cassetta per esperimenti di meccanica
Tavoletta per lo studio di forze Apparecchio composizione forze

Sitografia

Link Descrizione
Itis Buzzi Calcolo vettoriale
I vettori Spiegazione dei vettori
Youtube Composizione di due forze parallele e concordi
Edutecnica Unità di misura e forza


fisica/esperienze/somma_forze.txt · Ultima modifica: 2019/09/23 14:30 (modifica esterna)