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il punto materiale e il corpo
rigido: moti ed equilibrio
Nello studio dell’equilibrio e del movimento, due sistemi sono stati assun-
ti a modello del comportamento dei corpi reali.
pUnto mAteriAle
Un punto materiale è un corpo di cui non interessano la conformazione
interna né i moti delle sue singole parti e che pertanto può essere rap-
presentato da un solo punto geometrico privo di dimensioni, ma dotato
di massa.
corpo rigido
Un corpo rigido è un oggetto esteso che non si deforma, qualunque sia
l’intensità delle forze agenti.
Si tratta di due modelli ideali, in quanto un punto, se privo di dimensioni,
non può essere dotato di massa e un corpo si deforma in modo più o meno
evidente quando è sollecitato da una forza.
Punto materiale e corpo rigido rappresentano però una schematizzazione
dei corpi che semplifica lo studio dei corpi reali.
Il diagramma di corpo libero
Sia nello studio del moto sia in quello dell’equilibrio è sempre necessario
conoscere tutte le forze agenti, comprese le reazioni vincolari e le forze di
attrito.
La rappresentazione di tutte le forze applicate a un corpo è nota come
diagramma di corpo libero
. Perché questo nome? Per evidenziare che
l’eventuale presenza di un vincolo, cioè di un oggetto che limita il movi-
mento del corpo in esame, può essere rappresentata trattando il corpo
come se fosse libero di muoversi ma soggetto, oltre che alle altre forze,
anche a una
reazione vincolare
. Per esempio, un corpo appoggiato su
un piano inclinato privo di attrito può essere considerato un corpo libe-
ro, sotto l’azione del proprio peso e della reazione vincolare o
reazione
normale
del piano di appoggio, che si manifesta come una forza perpen-
dicolare al piano stesso.
Generalmente, quando un corpo è a contatto con una superficie, è neces-
sario tener conto anche delle forze di attrito. Se l’attrito è statico, cioè se
il corpo appoggiato si trova in equilibrio, il modulo
F
s
della forza che si
genera non può mai superare un valore massimo, espresso dal prodotto
fra il coefficiente di attrito statico
k
s
e il modulo
N
della reazione normale
esercitata sul corpo dalla superficie di appoggio:
F
s
≤
k
s
N
Se invece l’attrito è dinamico, cioè se il corpo si muove strisciando sulla
superficie, il modulo
F
d
della forza agente su di esso è direttamente pro-
porzionale a
N
:
F
d
=
k
d
N
La costante di proporzionalità
k
d
è detta coefficiente di attrito dinamico e,
come il coefficiente di attrito statico
k
s
, dipende dalla natura e dallo stato
delle due superfici a contatto.
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L’attrito
Friction
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