Equilibrio di forze
Nel tiro alla fune le due squadre tirano con tutte le loro forze e, eppure, la corda resta ferma. Vuol dire che non ci sono forze in gioco? Al contrario: ce ne sono due, enormi, ma si compensano. Vediamo come si ragiona.
La forza risultante: forze con la stessa direzione
Due compagni spingono insieme un banco verso la porta: si muove molto più facilmente che se lo spinge uno solo. Se invece lo spingono uno da una parte e uno dall'altra, il banco quasi non si muove. Come si combinano più forze in un unico effetto?
Giorgio spinge una cassa verso destra con $3\ \text{N}$ ed Elena la spinge anch'essa verso destra con $4\ \text{N}$, come mostrato nella figura. a) Calcola la forza…
Giorgio spinge una cassa verso destra con $3\ \text{N}$ ed Elena la spinge anch'essa verso destra con $4\ \text{N}$, come mostrato nella figura.
- a) Calcola la forza risultante sulla cassa.
- b) In quale direzione si muoverà la cassa?
Due bambini spingono un tavolo in versi opposti: uno esercita $10\ \text{N}$ verso destra e l'altro $6\ \text{N}$ verso sinistra, come mostrato nella figura. a) Quanto…
Due bambini spingono un tavolo in versi opposti: uno esercita $10\ \text{N}$ verso destra e l'altro $6\ \text{N}$ verso sinistra, come mostrato nella figura.
- a) Quanto vale la forza risultante sul tavolo?
- b) Verso quale lato si muove il tavolo?
Su una cassa agiscono tre forze nella stessa direzione: $2\ \text{N}$ e $3\ \text{N}$ verso destra, e $5\ \text{N}$ verso sinistra. a) Calcola la forza risultante sulla…
Su una cassa agiscono tre forze nella stessa direzione: $2\ \text{N}$ e $3\ \text{N}$ verso destra, e $5\ \text{N}$ verso sinistra.
- a) Calcola la forza risultante sulla cassa.
- b) La cassa si muoverà? Giustificalo.
Equilibrio: la risultante è nulla
La forza equilibrante
Se su un corpo agisce una risultante $\vec{R}$ diversa da zero, per riportarlo in equilibrio basta aggiungere la forza equilibrante $\vec{F}_{eq}$: ha lo stesso modulo e la stessa direzione di $\vec{R}$, ma verso opposto, così che $\vec{R} + \vec{F}_{eq} = \vec{0}$.
Una lampada è appesa al soffitto senza muoversi, come mostrato nella figura. a) Nomina le due forze che agiscono su di essa e indica verso dove punta ciascuna. b) La…
Una lampada è appesa al soffitto senza muoversi, come mostrato nella figura.
- a) Nomina le due forze che agiscono su di essa e indica verso dove punta ciascuna.
- b) La lampada è in equilibrio? Giustificalo.
Un cassetto viene spinto verso destra con $8\ \text{N}$. a) Quale forza bisognerebbe aggiungere perché il cassetto restasse in equilibrio? b) E se oltre ai $8\ \text{N}$…
Un cassetto viene spinto verso destra con $8\ \text{N}$.
- a) Quale forza bisognerebbe aggiungere perché il cassetto restasse in equilibrio?
- b) E se oltre ai $8\ \text{N}$ ci fossero altri $2\ \text{N}$ che spingono nello stesso verso?
Un drone rimane fermo in aria, senza salire né scendere. Il suo peso è di $50\ \text{N}$, come mostrato nella figura. a) Quanto vale la forza verso l'alto esercitata…
Un drone rimane fermo in aria, senza salire né scendere. Il suo peso è di $50\ \text{N}$, come mostrato nella figura.
- a) Quanto vale la forza verso l'alto esercitata dalle sue eliche?
- b) Per cominciare a salire, questa forza deve essere maggiore, minore o uguale al peso? Giustificalo.
Più forze, più sostegni: situazioni tipiche
Quando un corpo è fermo, tutto ciò che lo spinge in un verso è compensato da ciò che lo spinge nel verso opposto. Questo permette di ricavare forze incognite.
Bruno e Claudia spingono una cassa nello stesso verso, con $15\ \text{N}$ e $20\ \text{N}$, mentre l'attrito con il pavimento vale $30\ \text{N}$ in verso opposto. a)…
Bruno e Claudia spingono una cassa nello stesso verso, con $15\ \text{N}$ e $20\ \text{N}$, mentre l'attrito con il pavimento vale $30\ \text{N}$ in verso opposto.
- a) Calcola la forza risultante sulla cassa.
- b) La cassa si muove? Giustificalo.
Spingi un armadio verso destra con $12\ \text{N}$ e non si muove. a) Quanto vale la forza risultante sull'armadio? b) Quanto vale la forza di attrito e verso dove punta?…
Spingi un armadio verso destra con $12\ \text{N}$ e non si muove.
- a) Quanto vale la forza risultante sull'armadio?
- b) Quanto vale la forza di attrito e verso dove punta?
- c) Se spingi con $30\ \text{N}$ e continua a non muoversi, quanto vale ora l'attrito? Spiega che cosa ha di particolare l'attrito secondo questi risultati.
Un negozio vuole appendere al soffitto una lampada che pesa $120\ \text{N}$. Ha a disposizione cavi che sopportano al massimo $50\ \text{N}$ ciascuno. a) Se appendesse…
Un negozio vuole appendere al soffitto una lampada che pesa $120\ \text{N}$. Ha a disposizione cavi che sopportano al massimo $50\ \text{N}$ ciascuno.
- a) Se appendesse la lampada a un solo cavo, reggerebbe? Giustificalo.
- b) E con due cavi che si dividono il peso in parti uguali? Giustificalo con il calcolo.
- c) Quanti cavi bisogna mettere come minimo?
Forze non allineate
Se le forze non hanno la stessa direzione, non basta sommare o sottrarre i numeri: sono vettori e si compongono con la regola del parallelogramma (la tratti in dettaglio nel paragrafo sul carattere vettoriale delle forze).
Nella finale del tiro alla fune partecipano tre alunni per squadra. La squadra rossa tira verso sinistra con forze di $150\ \text{N}$, $140\ \text{N}$ e $160\ \text{N}$;…
Nella finale del tiro alla fune partecipano tre alunni per squadra. La squadra rossa tira verso sinistra con forze di $150\ \text{N}$, $140\ \text{N}$ e $160\ \text{N}$; la squadra blu, verso destra con $145\ \text{N}$, $155\ \text{N}$ e $140\ \text{N}$.
- a) Calcola la forza totale di ciascuna squadra.
- b) Quanto vale la forza risultante e verso dove punta?
- c) Quale forza aggiuntiva serve alla squadra che sta perdendo per equilibrare la corda?
Leggi questa affermazione: «Se la forza risultante su un corpo è zero, significa che su di esso non agisce nessuna forza». a) Pensa a uno zaino appeso a un appendiabiti…
Leggi questa affermazione: «Se la forza risultante su un corpo è zero, significa che su di esso non agisce nessuna forza».
- a) Pensa a uno zaino appeso a un appendiabiti e spiega perché l'affermazione è falsa.
- b) Scrivi l'affermazione corretta.
- c) Fai un altro esempio quotidiano di un corpo in equilibrio su cui agiscono almeno due forze.
Vuoi tornare al tiro alla fune? Le due squadre tirano con forze uguali e opposte: la risultante è nulla, la corda è in equilibrio. Ci sono forze, ma si annullano.