Equilibrio dei corpi rigidi

Nella precedente lezione di fisica, abbiamo studiato la dinamica delle particelle e la dinamica rotazionale . Nella dinamica delle particelle, abbiamo analizzato il moto traslatorio ( moto rettilineo , moto circolare , moto parabolico ). Nella dinamica rotazionale, abbiamo studiato i corpi rigidi in rotazione. In questo argomento, abbiamo studiato gli oggetti in equilibrio. Esistono due tipi di equilibrio: l'equilibrio statico e l'equilibrio dinamico. Secondo la prima legge di Newton, un oggetto è in equilibrio statico se è fermo, mentre è in equilibrio dinamico se si muove a velocità costante. Questo articolo si concentra maggiormente sull'equilibrio statico (oggetti stazionari).

Il concetto di equilibrio di un corpo rigido è una conoscenza di base fondamentale e trova numerose applicazioni nella vita di tutti i giorni, soprattutto in ambito ingegneristico. Comprendere e calcolare le forze che agiscono su un oggetto in equilibrio statico è di vitale importanza, in particolare per i tecnici (architetti o ingegneri). Nella progettazione di qualsiasi struttura, che si tratti di un edificio, un ponte, un veicolo, ecc., architetti e ingegneri calcolano attentamente se la struttura è in grado di resistere alle forze che agiscono su di essa, evitando così il collasso.

Esempio di soal

Discussione sull'esame nazionale di fisica per le scuole superiori 2018-141. Considera la seguente immagine! Un'asta di 1,5 kg è incernierata perpendicolarmente a una parete a un'estremità, e una lanterna è appesa a una certa distanza dalla cerniera. La tensione nella corda necessaria a mantenere l'asta in equilibrio è…

Discussione

E 'noto:

Massa del carico (m 1 ) = 2 kg

Massa dell'asta (m 2 ) = 1,5 kg

Accelerazione di gravità (g) = 10 m/ s²

Peso del carico (w)1) = (2)(10) = 20 NewtonDiscussione sull'esame nazionale di fisica per le scuole superiori 2018-15

Peso della barra (w 2 ) = (1,5)(10) = 15 N

Domanda: Qual è l'entità della tensione nella fune affinché l'asta sia in equilibrio?

Jawab:

La lunghezza della corda si calcola utilizzando il teorema di Pitagora:

Discussione sull'esame nazionale di fisica per le scuole superiori 2018-16

Calcola la forza di tensione della fune (T ):

Seleziona l'asse di rotazione della cerniera. Considera il momento della forza agente sull'asta.

Momento di forza 1:

τ 1 = w 2 r 2 = (15 N)(0,4 m) = -6 Nm

Il momento della forza 1 fa ruotare l'asta in senso orario, quindi il momento della forza 1 ha segno negativo.

Momento di forza 2:

τ 2 = w 1 r 1 = (20 N)(0,6 m) = -12 Nm

Il momento della forza 2 fa ruotare l'asta in senso orario, quindi il momento della forza 1 ha segno negativo.

Momento di forza 3:

τ 3 = T r 3 sin θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T

Il momento della forza 3 fa ruotare l'asta in senso antiorario, quindi il momento della forza 3 ha segno positivo.

Affinché il sistema sia stazionario, il momento risultante della forza ( Στ) = 0

τ = 0

τ 1 + τ 2 + τ 3 = 0

– 6 – 12 + 0,48T = 0

– 18 + 0,48T = 0

0,48T = 18

T = 18/ 0,48

T = 37,5 Newton

Fonte della domanda:

Domande di fisica per l'esame nazionale di fisica per la scuola superiore/istituto professionale.