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
1. 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 Newton
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:
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.
