Equilibrio - Concetti

L'equilibrio delle forze

L'equilibrio delle forze in dinamica è una condizione per cui, in un sistema fisico, la risultante delle forze agenti su un corpo è nulla. Si può distinguere tra equilibrio statico nel caso in cui il corpo rimane in quiete e di equilibrio dinamico nel caso in cui un corpo si muove con velocità costante.

Un'importantissima condizione che caratterizza certi sistemi meccanici è la cosiddetta condizione di equilibrio, la quale a partire dalla quiete o dal moto uniforme rettilineo dei corpi permette di effettuare un'analisi dinamica completa dei sistemi.

In cosa consiste?

Se la forza risultante applicata a un punto materiale è pari a zero, allora per il primo principio della dinamica il punto è in quiete oppure si muove di moto rettilineo uniforme. In questa situazione si dice che il punto è in equilibrio se si parla di equilibrio delle forze.

Forza risultante = 0

Equilibrio statico

Nel caso in cui il punto rimanga in quiete e la risultante delle forze sia nulla si parla di equilibrio statico.

Equilibrio dinamico

Se la forza risultante è nulla e il corpo è in moto, dal primo principio della dinamica sappiamo che esso si muove a velocità costante. In una situazione del genere si parla di equilibrio dinamico perché l'accelerazione del corpo è nulla.

La trattazione matematica non è diversa da quella dell'equilibrio statico: se per esempio spingiamo un divano sul pavimento e questo ha velocità costante, allora vuol dire che la forza che esercitiamo sul divano è controbilanciata all'attrito dinamico. La risultante è quindi zero e il moto è rettilineo uniforme.

Le macchine semplici sono un qualsiasi dispositivo con il quale è possibile compiere un lavoro, cioè compiere delle funzioni. Le macchine semplici sono sei, di cui due sono macchine “fondamentali”:

• La leva, dalla quale derivano la carrucola e il verricello.
• Il piano inclinato, da cui derivano il cuneo e la vite.

Le leve

Ogni leva è formata da un'asta rigida che ruota attorno a un fulcro (F). Su due punti della barra sono applicate la forza motrice (FM) e la forza resistente (FR).

Esistono tre generi di leva:

Leva di primo genere

Ha il fulcro tra la FM e la FR e può essere vantaggiosa, svantaggiosa o indifferente.

Leva di secondo genere

L'asta ha il fulcro a un'estremità e la FM ha il braccio più lungo, quindi la leva è sempre vantaggiosa.

Leva di terzo genere

L'asta ha il fulcro a un'estremità e la FR ha il braccio più lungo, quindi la leva è sempre svantaggiosa.