2. Composizione di forze

2 Composizione di forze Sulla tavola da windsurf agiscono la forza del vento, la forza peso, la forza delle onde… Il suo movimento dipende quindi dall’azione combinata di più forze, cioè da una composizione di forze. Su qualsiasi corpo normalmente agiscono più forze; tali forze sono dette componenti; il risultato della loro azione è detto risultante. La forza risultante produce l’effetto delle forze componenti messe insieme. Le forze componenti hanno lo stesso punto di applicazione e possono avere la stessa direzione o direzioni diverse. Che cosa succede quando le forze componenti hanno la stessa direzione?Se le forze hanno la stessa direzione, si possono presentare due casi. 2.1 Hanno lo stesso verso: forze concordi I cani della foto 4 tirano lo slittino insieme, tutti nella stessa direzione e nello stesso verso. Lo slittino si sposta come se su di esso agisse un’unica forza, la risultante, di intensità uguale alla somma delle intensità delle forze contemporanee dei singoli cani. Schematizzando: la risultante R → è una forza avente punto di applicazione, direzione e verso delle forze componenti e intensità uguale alla somma delle loro intensità. Analizza Come sono la direzione e il verso delle forze esercitate dai cani? In quale direzione e in quale verso si muove lo slittino? 2.2 Hanno verso opposto: forze discordi I cani della foto 5 si stanno contendendo un pezzo di carne che tirano nella stessa direzione ma in verso opposto. Il cane che esercita la forza di intensità maggiore vincerà la “sfida”. La carne si sposterà verso di lui grazie a una forza di intensità uguale alla differenza tra le intensità delle forze dei due cani. Schematizzando: la risultante R → è una forza che ha lo stesso punto di applicazione, la stessa direzione delle forze componenti, lo stesso verso della forza di intensità maggiore e intensità uguale alla differenza fra le intensità delle forze componenti. Se invece le intensità delle forze dei due cani dell’esempio fossero uguali, si avrebbe una condizione di equilibrio, il pezzo di carne non si sposterebbe e sarebbe come se non fosse soggetto ad alcuna forza. Due forze discordi con uguale intensità si dicono opposte, si annullano a vicenda e la loro risultante è uguale a zero. R = F1 - F2 = 0 se F1 = F2 Analizza Come sono la direzione e il verso delle forze dei due cani? Ammettendo che il cane di sinistra sia più forte, in quale verso va il pezzo di carne? Che cosa succede quando la direzione in cui agiscono le forze non è la stessa? Il ragazzo della fotografia sta tirando a sé un peso dell’attrezzo da palestra. Come vedi le sue mani applicano forze che hanno direzione diversa e il peso si sposta in una direzione intermedia. Schematizzando: la risultante R è data, in direzione, verso e intensità, dalla diagonale del parallelogrammo costruito sui vettori che rappresentano le forze componenti. Analizza Le mani del ragazzo applicano forze che hanno la stessa direzione? HAI CAPITO CHE... Quando più forze sono applicate allo stesso corpo si ha una composizione di forze. Tali forze sono dette componenti, la forza che ne risulta è detta risultante. >> VERSO LE COMPETENZE Osserva la fotografia e rispondi Rappresenta le forze sviluppate dai buoi nella fotografia e la risultante di tali forze (fai corrispondere al lato di un quadretto l’intensità di 25 N). a. R = ........................................................ b. Come sono la direzione e il verso delle forze? Una sfida a braccio di ferro... Rappresenta le forze sviluppate dai contendenti e la risultante di tali forze (fai corrispondere al lato di un quadretto l’intensità di 5 kg). a. R = ........................................................ b. Come sono la direzione e il verso delle forze? c. Chi vince? per saperne di più Come trovare la risultante con la regola del parallelogrammo Per trovare la risultante di due forze che abbiano uguale punto di applicazione e direzione diversa, si ricorre alla regola del parallelogrammo. Ecco come fare: 1. disegna i vettori che rappresentano le forze componenti. Dalla punta di ogni vettore traccia la parallela all’altro vettore: in tal modo otterrai un parallelogrammo ( a ); 2. la risultante delle due forze è la diagonale ottenuta congiungendo il punto di applicazione delle componenti O con il vertice opposto del parallelogrammo A ( b ). Quando l’angolo formato dalle direzioni delle due forze componenti è di 90° è facile trovare anche l’intensità della risultante. Segui le istruzioni per risolvere il problema. Problema Due forze di intensità pari a 6 N e 8 N hanno lo stesso punto di applicazione e le loro direzioni sono perpendicolari ( c ). Qual è l’intensità della loro risultante? Costruisci geometricamente la risultante con la regola del parallelogrammo. Le forze componenti risultano essere i lati di un rettangolo, mentre la risultante corrisponde alla diagonale del rettangolo stesso. Come sai, le diagonali del rettangolo sono uguali e la diagonale che congiunge la punta dei vettori F1 e F2 forma con essi un triangolo rettangolo; puoi quindi usare la formula del teorema di Pitagora per calcolare l’intensità della risultante R.
2 Composizione di forze Sulla tavola da windsurf agiscono la forza del vento, la forza peso, la forza delle onde… Il suo movimento dipende quindi dall’azione combinata di più forze, cioè da una composizione di forze. Su qualsiasi corpo normalmente agiscono più forze; tali forze sono dette componenti; il risultato della loro azione è detto risultante. La forza risultante produce l’effetto delle forze componenti messe insieme. Le forze componenti hanno lo stesso punto di applicazione e possono avere la stessa direzione o direzioni diverse. Che cosa succede quando le forze componenti hanno la stessa direzione?Se le forze hanno la stessa direzione, si possono presentare due casi. 2.1 Hanno lo stesso verso: forze concordi I cani della foto 4 tirano lo slittino insieme, tutti nella stessa direzione e nello stesso verso. Lo slittino si sposta come se su di esso agisse un’unica forza, la risultante, di intensità uguale alla somma delle intensità delle forze contemporanee dei singoli cani. Schematizzando: la risultante R → è una forza avente punto di applicazione, direzione e verso delle forze componenti e intensità uguale alla somma delle loro intensità. Analizza Come sono la direzione e il verso delle forze esercitate dai cani? In quale direzione e in quale verso si muove lo slittino? 2.2 Hanno verso opposto: forze discordi I cani della foto 5 si stanno contendendo un pezzo di carne che tirano nella stessa direzione ma in verso opposto. Il cane che esercita la forza di intensità maggiore vincerà la “sfida”. La carne si sposterà verso di lui grazie a una forza di intensità uguale alla differenza tra le intensità delle forze dei due cani. Schematizzando: la risultante R → è una forza che ha lo stesso punto di applicazione, la stessa direzione delle forze componenti, lo stesso verso della forza di intensità maggiore e intensità uguale alla differenza fra le intensità delle forze componenti. Se invece le intensità delle forze dei due cani dell’esempio fossero uguali, si avrebbe una condizione di equilibrio, il pezzo di carne non si sposterebbe e sarebbe come se non fosse soggetto ad alcuna forza. Due forze discordi con uguale intensità si dicono opposte, si annullano a vicenda e la loro risultante è uguale a zero. R = F1 - F2 = 0 se F1 = F2 Analizza Come sono la direzione e il verso delle forze dei due cani? Ammettendo che il cane di sinistra sia più forte, in quale verso va il pezzo di carne? Che cosa succede quando la direzione in cui agiscono le forze non è la stessa? Il ragazzo della fotografia sta tirando a sé un peso dell’attrezzo da palestra. Come vedi le sue mani applicano forze che hanno direzione diversa e il peso si sposta in una direzione intermedia. Schematizzando: la risultante R è data, in direzione, verso e intensità, dalla diagonale del parallelogrammo costruito sui vettori che rappresentano le forze componenti. Analizza Le mani del ragazzo applicano forze che hanno la stessa direzione? HAI CAPITO CHE... Quando più forze sono applicate allo stesso corpo si ha una composizione di forze. Tali forze sono dette componenti, la forza che ne risulta è detta risultante. >> VERSO LE COMPETENZE Osserva la fotografia e rispondi Rappresenta le forze sviluppate dai buoi nella fotografia e la risultante di tali forze (fai corrispondere al lato di un quadretto l’intensità di 25 N). a. R = ........................................................ b. Come sono la direzione e il verso delle forze? Una sfida a braccio di ferro... Rappresenta le forze sviluppate dai contendenti e la risultante di tali forze (fai corrispondere al lato di un quadretto l’intensità di 5 kg). a. R = ........................................................ b. Come sono la direzione e il verso delle forze? c. Chi vince? per saperne di più Come trovare la risultante con la regola del parallelogrammo Per trovare la risultante di due forze che abbiano uguale punto di applicazione e direzione diversa, si ricorre alla regola del parallelogrammo. Ecco come fare: 1. disegna i vettori che rappresentano le forze componenti. Dalla punta di ogni vettore traccia la parallela all’altro vettore: in tal modo otterrai un parallelogrammo ( a ); 2. la risultante delle due forze è la diagonale ottenuta congiungendo il punto di applicazione delle componenti O con il vertice opposto del parallelogrammo A ( b ). Quando l’angolo formato dalle direzioni delle due forze componenti è di 90° è facile trovare anche l’intensità della risultante. Segui le istruzioni per risolvere il problema. Problema Due forze di intensità pari a 6 N e 8 N hanno lo stesso punto di applicazione e le loro direzioni sono perpendicolari ( c ). Qual è l’intensità della loro risultante? Costruisci geometricamente la risultante con la regola del parallelogrammo. Le forze componenti risultano essere i lati di un rettangolo, mentre la risultante corrisponde alla diagonale del rettangolo stesso. Come sai, le diagonali del rettangolo sono uguali e la diagonale che congiunge la punta dei vettori F1 e F2 forma con essi un triangolo rettangolo; puoi quindi usare la formula del teorema di Pitagora per calcolare l’intensità della risultante R.