F3
F4
m
F1
Consideriamo
la seguente
figura
Abbiamo già trovato una
distribuzione di forze di questo
F2
genere e avevamo costatato
una risultante delle forze pari a
0
Avevamo concluso che un corpo fermo che
ha questo tipo di distribuzione di forze si trova
in equilibrio statico
Su una massa m posta in un
campo gravitazionale g si
esercita una forza peso P = m g
che la fa cadere verso il basso
con moto accelerato pari a g
Se arriva su un piano si ferma
perché?
Cosa può essere successo?
Se è ferma la risultante delle forze
è zero
Il peso continua ad agire perciò il
piano deve generare una nuova
forza che lo annulla
m
g
Consideriamo un corpo di peso P
che poggia su un tavolo
Supponiamo che il tavolo sia
resistente e non si rompa
La massa sta ferma perciò, fermo
restando la forza peso ci deve
essere necessariamente un’altra
forza che la annulla
Essa dovrà essere uguale e
contraria a P in modo da avere
una forza risultante nulla
mR
P
R
P
Un corpo è in equilibrio statico se su di
esso non agisce alcuna forza
Un corpo è in equilibrio statico se la
risultante delle forze che agiscono su di
esso è nulla
Un corpo no soggetto ad alcuna forza
se non il suo peso si dice in equilibrio
statico quando è bilanciato dalla
reazione vincolare
Una delle proprietà della
P
materia è quelle di essere
P
B
P
suddivisibile in particelle
P
Ciascuna di queste
P
particelle occupa una
P
P
posizione ed ha un peso
La risultante di tutte queste
forze è il peso del corpo
Che è la risultante
Questo peso è applicato in delle posizioni delle
singole particelle …
un punto che prende il
il resto al liceo!
nome di baricentro B
i
i
i
i
i
i
Il baricentro è il punto di equilibrio della
Anche la figura
figura
umana ha il suo
baricentro
In assenza di disturbi esterni, una volta
individuato il baricentro, è possibile
mantenere il corpo in equilibrio anche
poggiandolo sulla punta di uno spillo
Consideriamo la seguente figura e
immaginiamo di appenderla per il
punto B
Sullo stesso punto B
appendiamo un filo a piombo
Con la matita tracciamo
una linea che segue il filo
Ripetiamo la stessa
cosa appendendo la
figura per il punto A
Attacchiamo il filo a
piombo
Otteniamo due linee che si
incontrano in un punto O
Quello sarà il baricentro cercato
Prendiamo il seguente disegno
Trattandosi di un rettangolo è
facile determinare il suo
baricentro, coincide col punto di
intersezione delle sue diagonali
Su quel punto è applicata la forza
peso del disegno
Quale sarà il punto migliore per
appenderlo dritto?
Traccio la perpendicolare
passante per B
Sopra la testa di Paperino posso
mettere la puntina per appenderlo
B
P
Cosa vi dovete aspettare
se la metto qui?
Consideriamo la seguente figura
Cosa può succedere se avvicino il
punto di sospensione al
baricentro?
La sua distanza dal baricentro
diminuisce ma comunque rimane
al di sopra
Supponiamo di far coincidere il
punto di sospensione col
baricentro
Cosa può succedere?
Pensate alla girandola
Dove si trova il punto di
sospensione?
Punto di
sospensione
Baricentro
P
Esiste una posizione privilegiata nella
girandola
La risposta è no, quando la
girandola si ferma può farlo in una
posizione qualsiasi
se il punto di sospensione coincide
col baricentro non ci sono posizioni
privilegiate
Supponiamo che il punto di
sospensione scenda sotto il
baricentro
Cosa può succedere?
La situazione è ancora di equilibrio?
Cosa succede se do una piccola
spinta al quadro?
Consideriamo la seguente
figura che sicuramente è in
equilibrio
Proviamo a spostarla
leggermente e vediamo cosa
succede
Vi sembra che possa ritornare
nella situazione precedente
Il peso la farà precipitare verso
il basso e l’attrito la farà
fermare in questa posizione
Che assomiglia alla posizione
con cui avevamo iniziato
Un corpo è in
equilibrio
indifferente
Un corpo è in
quando
equilibrio stabile se, spostandolo
spostandolo di poco rimane nella
dalla sua posizione posizione in cui
di equilibrio, tende
viene a trovarsi
naturalmenteFonte
a ITG Pordenone
ritornarvi
Un corpo è in
equilibrio instabile
quando il più
piccolo
spostamento tende
ad allontanarlo
definitivamente da
quella posizione
Un corpo appoggiato è in
equilibrio se la verticale passante
Fonte cade
INDIRE
per il suo baricentro
all'interno della sua base di
appoggio.
Questo
equilibrio persiste fino a
Fonte INDIRE
quando questa verticale tocca il
perimetro
Quando esce dalla base di
appoggio il corpo cade
Nel corpo umano l'equilibrio è un insieme di
aggiustamenti automatici ed inconsci che ci
permettono, contrastando la forza di gravità, di
mantenere una posizione o di non cadere durante
l'esecuzione di un gesto
L'unico momento in cui il corpo umano non resiste
alla forza di gravità è quando si è sdraiati
La posizione del baricentro cambia in relazione
alla forma e alla posizione di tutte le parti che
compongono un corpo
Questo avviene anche nel corpo umano, che è
paragonabile ad una struttura formata da più
segmenti sovrapposti; nell'uomo fermo in piedi, il
baricentro è situato davanti al terzo superiore
dell'osso sacro (ombelico)
Prendiamo un recipiente con
dell’acqua
Mettiamoci un parallelepipedo di
legno stagionato
Nonostante il suo peso P esso non
affonda ed è in equilibrio perciò
deve esistere un spinta S verso l’alto
che equilibra il peso P
Questa spinta ha un nome e si
chiama spinta idrostatica e agisce
su tutti i corpi immersi i un fluido
Agirà anche su quelli che
affondano? Come faccio a
vederlo?
S
P
17 g
27
Prendiamo in considerazione una bilancia a due piatti
Sul piatto di destra mettiamo un blocchetto di marmo
di 10 cm3 (sappiamo che il marmo messo nell’acqua
va a fondo)
La bilancia è in equilibrio se a sinistra metto un peso di
27 g
Proviamo ad immergere il piatto di destra nell’acqua
Vediamo che la bilancia non è più in equilibrio perciò
dobbiamo cambiare il peso di sinistra per riottenerlo
La spinta idrostatica agisce anche sui corpi che vanno
a fondo
La differenza di 10 g fra la prima pesata
e la seconda è significativa perché il
volume di marmo era di 10 cm 3
10 cm 3 di acqua pesano proprio 10 g
Da ciò si deduce che la spinta verso
l’alto è esattamente uguale al peso del
liquido spostato (in questo caso acqua)
Descrizione
Illustrazione 7 x 9 cm, tratta dal
libro: Orsi Olga, Castorina
Gaetano, Fisica chimica
mineralogia per le scuole
secondarie di avviamento
professionale , Milano, La
Prora, 1941, 104 pp.
10 g
27 g
Un corpo immerso in
un fluido riceve una
spinta dal basso verso
Pari al peso del
volume di liquido
spostato
Il principio di Archimede già ci dice che un
corpo galleggia o affonda non solo in base
al suo peso ma anche in base al suo
volume
Se lo immegliamo e il peso di acqua
spostata è maggiore del suo peso ritornerà
a galla
Se lo immegliamo e il peso di acqua
spostata è uguale al suo peso rimarrà dove
si trova
Se lo immegliamo e il peso di acqua
spostata è minore del suo peso andrà a
fondo
Come si vede interviene peso e volume
perciò occorre introdurre una grandezza
che fa intervenire sia il peso che il
volume
Tale grandezza prende il nome di peso
specifico ed è data dal rapporto fra
peso e volume
Ma allora il peso del corpo sarà:
E la spinta di Archimede sarà
Ma …..
Il corpo affonda se P > S
Il corpo è in equilibrio idrostatico
se P = S
Il corpo galleggia se P < S
….. ma alla fin fine da cosa
dipende il galleggiamento del
corpo?
S
psc
P
Il peso specifico del corpo è minore di
quello del fluido (psc < psf il corpo
galleggia
Il peso specifico del corpo è uguale a
quello del fluido (psc = psf il corpo è in
equilibrio idrostatico
psf
Il peso specifico del corpo
è maggiore di quello del
fluido (psc = psf il corpo
affonda
S
psc
psf
P
psf
S
psc
P
Nel SI il peso si esprime in Kg
Il volume in m3
Perciò le dimensioni del peso
specifico nel SI saranno quelle di
Kg/m3
Queste tuttavia sono poco pratiche
perciò si preferisce parlare di g/cm3
Un cm3 di ferro pesa 7,8 g perciò il
suo peso specifico sarà:
Un blocco di 15 cm3 di marmo pesa 40,5 g
quale sarà il suo peso specifico?
Permette di calcolare il peso
specifico conoscendo peso
e volume
Permette di calcolare il
peso conoscendo peso
specifico e volume
Permette di calcolare il
volume conoscendo peso
e peso specifico
L’aria è un fluido pertanto anch’essa è
soggetta al principio di Archimede
Un corpo si solleva nell’aria se
la spinta aerostatica è
maggiore del suo peso cioè se
il suo peso specifico è minore di
quello dell’aria
Se lo riempio di elio (gas molto
più leggero dell’aria) esso si
innalzerà
Se lo riempio di aria esso andrà
verso il basso
S
P
S
P
