Concetti Chiave
- Quando una sfera è appesa a un filo sottile, le forze coinvolte includono il peso della sfera, la reazione del vincolo e la tensione del filo.
- In equilibrio, la tensione del filo annulla la forza peso poiché le rette di azione delle forze coincidono.
- Un corpo è in equilibrio stabile quando la verticale dal punto di sospensione passa per il baricentro del corpo.
- La sfera ritorna alla posizione di equilibrio se spostata, grazie alla componente parallela del peso.
- La forza che fa scendere la sfera è calcolabile con la formula: P// = P * (d/L), dove d è lo spostamento laterale e L la lunghezza del filo.
Quando appendiamo una sfera ad un chiodo, con uno spago sottile, lo spago si tende e tutto si dispone in posizione perfettamente verticale. Qui le forze sono: il peso della sfera, la reazione del vincolo e la forza esercitata dal chiodo sul filo e dal filo sulla sfera. Queste ultime saranno chiamate tensioni T del filo. Mentre la forza peso e la reazione del vincolo hanno direzione verticale, la tensione ha sempre la direzione del filo.
Quando la sfera è in equilibrio, la tensione T del filo annulla la forza peso P.
Un corpo è in equilibrio stabile quando la verticale che passa per il punto di sospensione passa anche per il baricentro del corpo.
Tutti sappiamo che, se spostiamo la sfera dal suo punto di equilibrio, magari sollevandola di lato, essa ritorna spontaneamente nella posizione di equilibrio.
Per spiegare la forza che fa scendere la sfera, scomponiamo il peso in due componenti: P// e P2, la prima parallela e la seconda perpendicolare al moto della sfera. La tensione T riesce ad annullare solo P2, quindi la forza che fa scendere la sfera corrisponde alla componente parallela al moto della sfera.
Si verifica facilmente che vale la seguente relazione:
[math]P : P_{//} = L : d[/math]
da cui
[math] P_{//} = P \frac dL [/math]
Dove d è lo spostamento laterale dalla posizione di equilibrio e L la lunghezza del filo.
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