La gravità e gli equilibri

Di Micaela Bonito.

Il centro di gravità, la bilancia e l'equilibrio di un solido studiati dai nostri tutor di fisica

Statica

Argomenti trattati:
- Misura statica delle forze - Equilibrio di un punto materiale libero - Equilibrio su un piano inclinato - Il momento di una forza - Momento di una coppia di forze - Il centro di gravità - La bilancia - Esercizi di Statica


Il centro di gravità

Gli oggetti che ci circondano sono per lo più sospesi (scaffali, lampadari…) o appoggiati (divano, tavolo…). Le forze coinvolte nell’equilibrio di questi corpi sono sempre il loro peso e la reazione vincolare. Per conoscere le condizioni di equilibrio di un oggetto non è sufficiente conoscere il suo peso ma occorre anche capire come questo peso sia distribuito in esso.
Un uovo sodo, ad esempio, rotola più regolarmente e, dunque più facilmente, di un uovo crudo!
Il baricentro di un corpo è il punto dove si può supporre che sia concentrata tutta la massa del sistema. Se il corpo è di forma regolare ed è omogeneo, la determinazione del baricentro è semplice (ad esempio il baricentro di una sfera coincide con il suo centro), ma in generale è un problema non banale.
Per capire dove sia situato il baricentro di un oggetto si può però procedere sperimentalmente: quante volte avete provato a far stare in equilibrio una penna o una moneta? Sapete benissimo che l’equilibrio è molto difficile da raggiungere ed è facile osservare che solo se il punto centrale dell’oggetto “cade” sulla base di appoggio dell’oggetto, l’oggetto sta in equilibrio.
Cosa succede se appendo un quadro per un vertice? In che posizione si disporrà?
Per quanto abbiamo detto la reazione che si avrà sul chiodo sarà pari al peso del quadro (attenti ad usare chiodi opportuni!), ma il quadro non si muoverà solo se il braccio che collega il vertice al baricentro sarà allineato con le forze, cioè disposto lungo la verticale! Il quadro allora si disporrà in modo da avere la diagonale passante per il vertice per il quale è stato appeso coincidente con la verticale.



La bilancia

Abbiamo già visto come esempio di bilancia il dinamometro. Passiamo ora a considerare la bilancia a due bracci. Forse vi sarà capitato di vederla usare da anziani contadini al mercato…

Questo dispositivo è composto da due bracci separati da un fulcro centrale F: su un braccio a distanza fissa, b, si trova un cestello su cui disporre la merce, sull’altro c’è un pesetto di massa m la cui distanza dal fulcro bx, può variare.

Come avviene la determinazione del peso della merce?

La bilancia è ferma quando il momento torcente delle due forze-peso, quello del peso di massa Mx della merce a distanza x dal fulcro e quello del peso di massa m, a distanza bx dal fulcro sono uguali per intensità e direzione e opposti in verso, cioè



Equilibrio di un solido

Concludiamo le nostre osservazione sulla statica dei corpi rigidi dicendo che un solido è in equilibrio quando

  • il suo baricentro è fermo, cioè il risultante delle forze agenti su di esso è nullo;
  • non è in rotazione, ovvero il risultante dei momenti delle forze è nullo.