Esercizi: Equilibrio di forze

Completa la frase: «Diciamo che un corpo è in equilibrio quando tutte le forze che agiscono su di esso si $\dots$ tra loro, così che la forza risultante è $\dots$».

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.

1. a) Calcola la forza risultante sulla cassa.
2. 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.

1. a) Quanto vale la forza risultante sul tavolo?
2. b) Verso quale lato si muove il tavolo?

Nel gioco del tiro alla fune, la squadra di Irene tira la corda con $500\ \text{N}$ verso sinistra e la squadra di Oscar con $500\ \text{N}$ verso destra, come mostrato nella figura.

1. a) Quanto vale la forza risultante sulla corda?
2. b) Chi vince il gioco in quel momento?

Una lampada è appesa al soffitto senza muoversi, come mostrato nella figura.

1. a) Nomina le due forze che agiscono su di essa e indica verso dove punta ciascuna.
2. b) La lampada è in equilibrio? Giustificalo.

Un libro è fermo sopra il tavolo, come mostrato nella figura.

Agisce qualche forza su di esso? Indica le forze presenti e spiega perché il libro non si muove.

Completa la frase: «Quando due forze hanno la stessa direzione e versi opposti, la forza risultante è la $\dots$ dei loro valori e punta nel verso della forza $\dots$». Poi fai un esempio con dei numeri.

Due bambini spingono un trenino giocattolo. Se entrambi spingono nello stesso verso, uno con $2\ \text{N}$ e l'altro con $5\ \text{N}$, quanto vale la forza risultante? E se il secondo bambino spinge in verso opposto con i suoi $5\ \text{N}$?

Su una cassa agiscono tre forze nella stessa direzione: $2\ \text{N}$ e $3\ \text{N}$ verso destra, e $5\ \text{N}$ verso sinistra.

1. a) Calcola la forza risultante sulla cassa.
2. b) La cassa si muoverà? Giustificalo.

Due cani tirano un gioco di corda: il più grande tira verso sinistra con $45\ \text{N}$ e il più piccolo verso destra con $40\ \text{N}$.

1. a) Calcola la forza risultante sul gioco e indica verso dove si muove.
2. b) Quale forza in più dovrebbe esercitare il cane piccolo perché il gioco restasse in equilibrio?

Un vaso di fiori pesa $20\ \text{N}$ e pende fermo da un gancio.

1. a) Quale forza esercita il gancio sul vaso?
2. b) Se lo stesso vaso fosse appeso a due ganci che si dividono il peso in parti uguali, quale forza eserciterebbe ciascun gancio?

Un cassetto viene spinto verso destra con $8\ \text{N}$.

1. a) Quale forza bisognerebbe aggiungere perché il cassetto restasse in equilibrio?
2. b) E se oltre ai $8\ \text{N}$ ci fossero altri $2\ \text{N}$ che spingono nello stesso verso?

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.

1. a) Calcola la forza risultante sulla cassa.
2. b) La cassa si muove? Giustificalo.

Un drone rimane fermo in aria, senza salire né scendere. Il suo peso è di $50\ \text{N}$, come mostrato nella figura.

1. a) Quanto vale la forza verso l'alto esercitata dalle sue eliche?
2. b) Per cominciare a salire, questa forza deve essere maggiore, minore o uguale al peso? Giustificalo.

Un'altalena è appesa a due catene uguali. L'altalena pesa $40\ \text{N}$ e Alberto, seduto e fermo, pesa $360\ \text{N}$, come mostrato nella figura.

1. a) Quale forza totale esercitano le catene verso l'alto?
2. b) Se lo sforzo si ripartisce in parti uguali, quale forza sopporta ciascuna catena?

Due persone spingono un carrello della spesa nello stesso verso, con $60\ \text{N}$ e $40\ \text{N}$, e l'attrito vale $70\ \text{N}$.

1. a) Calcola la forza risultante sul carrello.
2. b) Il carrello avanza?
3. c) Quanto dovrebbe valere l'attrito perché il carrello restasse in equilibrio?

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 $140\ \text{N}$.

1. a) Calcola la forza totale di ciascuna squadra.
2. b) Quanto vale la forza risultante e verso dove punta?
3. c) Quale forza aggiuntiva serve alla squadra che sta perdendo per equilibrare la corda?

Spingi un armadio verso destra con $12\ \text{N}$ e non si muove.

1. a) Quanto vale la forza risultante sull'armadio?
2. b) Quanto vale la forza di attrito e verso dove punta?
3. 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.

1. a) Se appendesse la lampada a un solo cavo, reggerebbe? Giustificalo.
2. b) E con due cavi che si dividono il peso in parti uguali? Giustificalo con il calcolo.
3. c) Quanti cavi bisogna mettere come minimo?

Su un tavolo da air hockey, un disco posto sulla linea che congiunge le due porte (alle estremità opposte del tavolo) riceve due spinte contemporaneamente: $6\ \text{N}$ verso la porta A e $10\ \text{N}$ verso la porta B.

1. a) Calcola la forza risultante sul disco.
2. b) Quale terza forza, in valore e verso, bisognerebbe applicare perché il disco restasse in equilibrio?
3. c) Se il disco era fermo e applichiamo quella terza forza, si muoverà?

Leggi questa affermazione: «Se la forza risultante su un corpo è zero, significa che su di esso non agisce nessuna forza».

1. a) Pensa a uno zaino appeso a un appendiabiti e spiega perché l'affermazione è falsa.
2. b) Scrivi l'affermazione corretta.
3. c) Fai un altro esempio quotidiano di un corpo in equilibrio su cui agiscono almeno due forze.

Una gru tiene sospesa e ferma una trave che pesa $800\ \text{N}$, come mostrato nella figura.

1. a) Quale forza esercita il cavo della gru sulla trave?
2. b) Per cominciare ad abbassare lentamente la trave, il cavo deve tirare con una forza maggiore o minore del peso? Motiva la risposta.
3. c) Se durante la discesa il cavo tira con $750\ \text{N}$, quanto vale la forza risultante sulla trave e verso dove punta?

Raoul e Alba spingono un divano verso destra con $60\ \text{N}$ e $50\ \text{N}$, e l'attrito con il pavimento vale $100\ \text{N}$.

1. a) Calcola la forza risultante sul divano. Si muove?
2. b) Perché il divano restasse in equilibrio, quale forza dovrebbe esercitare il loro papà e verso dove?
3. c) Se invece il loro papà spinge nello stesso verso di loro con $40\ \text{N}$, quanto vale la forza risultante?

Il telo di una bancarella del mercato pesa $80\ \text{N}$ e pende da due corde uguali che si dividono il peso in parti uguali.

1. a) Quale forza sopporta ciascuna corda?
2. b) Le corde sopportano al massimo $50\ \text{N}$: vanno bene per il telo?
3. c) Il venditore aggiunge un telone e l'insieme passa a pesare $120\ \text{N}$. Se vuole che ogni corda continui a sopportare lo stesso, quante corde servono come minimo? Giustificalo con il calcolo.