Statica

La statica studia l’equilibrio dei corpi. Un corpo è in equilibrio se è fermo e persevera nel suo stato di quiete al trascorrere del tempo. Un modello è la semplificazione di una situazione reale, utile per concentrare lo studio su alcuni aspetti di un fenomeno, ignorandone altri. Il punto materiale è il modello di un corpo reale, ed è un punto in cui si immagina concentrata tutta la materia presente nel corpo. Esso è utile quando il corpo reale si può considerare di dimensioni trascurabili rispetto al contesto in cui si trova, e tutte le forze possono essere considerate applicate nello stesso punto. Il punto materiale non ha dimensioni, e può solo effettuare moti traslatori; inoltre ha una massa e quindi una forza peso. Il vincolo è un impedimento che limita parzialmente o totalmente il moto di un corpo; la reazione vincolare è la forza che il vincolo esercita su tale corpo, ed è una forza di tipo elastico e di natura elettromagnetica. La condizione di equilibrio di un punto materiale ( detta anche I equazione cardinale della statica) è la seguente: un punto materiale è in equilibrio se è nulla la somma vettoriale di tutte le forze applicate ad esso, comprese le reazioni vincolari.

Se sul punto materiale agisce una sola forza non può essere in equilibrio: l’effetto della forza è il pavimento del punto.

Se invece vi sono applicate due forze il punto è in equilibrio, allora le due forze sono uguali e opposte.

In genere, punto è in equilibrio quando la risultante di tutte le forze applicate è nulla.

forza risultante su una pallina: a 0

F risultante sulla pallina = 0

2 forze: gravità e vincolare. Il tavolo applica questa forza opposta a quella di gravità.

Un corpo è in equilibrio quando la F gravità – F vincolare = 0; la forza risultante è uguale a 0.

La forza equilibrante

Quando un punto materiale non è in equilibrio, per equilibrarlo basta applicare una forza uguale e opposta alla risultante delle forze applicate. Viene chiamata forza equilibrante

Punto materiale vincolato.

Piano inclinato.

Forza di gravità spezzata in 2 forze: una perpendicolare  e una parallela.

Una la tiene incollata al piano e l’altra la fa cadere.

Per farla fermare devo applicare una forza opposta a quella parallela.

Il punto su un piano inclinato non è in equilibrio anche se è vincolato a stare sul piano.. infatti l’azione forza peso si esercita in due modi: tiene premuto il punto contro il piano e contemporaneamente lo spinge lungo il piano.

L’unica forza che fa muovere il punto è la componente parallela. In generale per tenere in equilibrio un punto su un piano inclinato basta equilibrare la componente parallela del peso con una forza uguale e opposta.

Fe = -P11

L’attrito dinamico

Una biglia che ruota in un pavimento dopo un po’ si ferma.

In ogni caso la velocità diminuisce progressivamente perché le piastrelle del pavimento interagiscono con il corpo, dando luogo a una forza di contatto. Si chiama forza di attrito dinamico.

Nella realtà una superficie completamente liscia non si può avere; presenta sempre delle asperità: atrito tra superficie pallina e pavimento: forza di atrito.

Tra pallina e pavimento: atrito dinamico.

Quando due corpi si muovono mantenendosi a contatto l’uno con l’altro, su di ciascuno di essi si esercita una forza di atrito che ostacola il pavimento relativo.

È utile ad. Esempio quando bisogna frenare in auto o in bicicletta. Ma dannoso nei motori perché produce l’usura delle parti meccaniche.

Il corpo rigido di un oggetto ideale che mantiene la stessa forma e le stesse dimensioni qualunque sia la sollecitazione cui lo sottopone. Il corpo rigido può essere pensato come scomponibile in un grande numero di punti materiali, ed i movimenti  di cui  esso è capace possono a loro volta essere interpretati come moti d’insieme dei punti materiali che lo costituiscono. Studieremo il moto di traslazione ed il moto di rotazione di un 
corpo rigido e la loro composizione, tralasciando l’analisi di movimenti più complessi come quello di imperniamento. Si dice che un corpo rigido compie un moto di traslazione se tutti  i suoi punti si muovono con lo stesso vettore velocità. Si dice che un corpo rigido compie un moto di rotazione se tutti i suoi punti descrivono delle circonferenze con centro sulla retta, che è detta asse di rotazione. E’ importante sottolineare che un moto di traslazione non implica necessariamente che i punti materiali che compongono il corpo rigido si muovano  su delle traiettorie rettilinee: essi potranno compiere anche dei tratti curvi, od al limite delle circonferenze. L’importante è che non siano concentriche. Lo spostamento di un corpo rigido può sempre essere scomposto applicando a tutto il corpo dapprima  la traslazione subita da un qualunque suo punto e successivamente una rotazione attorno ad un asse passante per tale punto.