Problemi svolti di fisica sull'equilibrio dei solidi

Problemi di fisica generale

Problema 1: L'aquilone

Un ragazzo sta giocando con un aquilone. Il rocchetto dell’aquilone è un’assicella con il filo avvolto al centro. Il rocchetto viene impugnato con le mani alle estremità dell'assicella. Il vento mette in tensione il filo con una forza di 58 Newton. Quali forze deve applicare il ragazzo perché il rocchetto sia in equilibrio?

Problema 2: Il quadro

Un quadro è appeso a una parete con due fili. La tensione dei fili è uguale e vale 13 Newton. Il quadro si trova in equilibrio.

• Calcola la massa del quadro.
• Verifica che il momento delle forze rispetto al punto O è nullo.

Problema 3: Emma sulla scala

Emma è in equilibro a metà di una scala lunga 2,60m. Non c’è attrito tra la scala e la parete mentre c’è attrito tra la scala e il pavimento. La scala forma con il pavimento un angolo di 45°.

• Calcola l’intensità della forza di attrito.
• La scala viene spostata in modo da formare un angolo di 60° con il pavimento. Emma si trova in equilibrio a 2/3 della scala. Calcola la forza d'attrito in questa situazione.

Problema 4: La porta

Per aprire una porta bisogna applicare due forze, una verso il basso all'estremità della maniglia per abbassarla, pari a 11 Newton, e una perpendicolare alla porta per farla ruotare sui cardini verso di noi, pari a 20 Newton. La maniglia è lunga 15 cm e la distanza tra la maniglia e i cardini è 5 volte la lunghezza della maniglia.

• Calcola il momento delle due forze rispetto al perno della maniglia e ai cardini.
• Rappresenta con un disegno i vettori momento delle forze. Come sono tra loro?

L'aquilone

Un ragazzo sta giocando con un aquilone. Il rocchetto dell’aquilone è un’assicella con il filo avvolto al centro come nella figura. Il rocchetto viene impugnato con le mani alle estremità dell'assicella. Il vento mette in tensione il filo con una forza di 58 Newton. Quali forze deve applicare il ragazzo perché il rocchetto sia in equilibrio?

L’equilibrio del rocchetto è assicurato se non c’è traslazione verticale né rotazione. Dobbiamo imporre che:

• La risultante delle forze agenti sia nulla;
• La somma dei momenti, rispetto ad un polo arbitrario, sia nulla.

Per la risultante delle forze deve essere verificata la seguente relazione:

0 0 (1)

Per l’equilibrio alla rotazione rispetto al centro del rocchetto si deve avere:

00 (2)

Scriviamo quanto valgono i due momenti: ⋅ ⋅2 2 Da cui deduciamo: Sostituendo nella (1) 2 →(1) 58 292