Il baricentro, l'equilibrio e le leve

Cosa succede quando c'è più di una forza?

Quando più di una forza agisce su un corpo i loro effetti si sommano. Se il punto di applicazione è lo stesso, è come se sul corpo agisse un'unica forza detta risultante (o forza risultante).

La regola del parallelogramma

Per trovare la risultante di due forze si disegna un parallelogramma:

• due lati consecutivi sono costituiti dai vettori che rappresentano le forze;
  
• gli altri due lati vanno aggiunti per completare la figura.
  

La risultante è un vettore che parte dal punto di applicazione e arriva al vertice opposto del parallelogramma.

Nel caso ci siano più di due forze, si ripete il processo più volte combinando di volta in volta una coppia di forze.

Casi particolari

Il baricentro

È il punto di applicazione della forza peso relativa all'intero corpo. Infatti la forza peso è applicata a ogni particella dotata di massa. Tuttavia questa molteplicità di forze parallele sono riassumibili in un'unica forza peso, relativa alla massa totale del corpo, applicata nel baricentro. La posizione del baricentro di un corpo rigido è sempre uguale; per gli oggetti deformabili è vero il contrario, infatti il baricentro di un essere umano dipende dalla posizione del suo corpo. Infine, il baricentro ha la proprietà di muoversi come se tutta la massa del corpo fosse concentrara in esso.

Come si trova?

La posizione del baricentro dipende dal modo in cui la massa è distribuita nel volume del corpo, quindi il calcolo può essere complicato. Tuttavia se la massa è distribuita uniformemente sappiamo che il baricentro appartiene sempre all'asse di simmetria (se presente); se il corpo ha ulteriori assi di simmentria, il baricentro si trova nel punto in cui si intersecano.

L'equilibrio

Un corpo è in equilibrio quando è in quiete. Perché questo sia possibile la risultante delle forze deve essere nulla e i punti di applicazione delle forze devono essere tali da non far ruotare il corpo. Ad esempio un corpo appoggiato per essere in equilibrio deve avere il baricentro sopra all'area che si delimita connettendo tra loro tutti i punti della base di appoggio. Invece un corpo appeso attraverso un solo punto deve avere il baricentro sulla linea verticale che passa per quel punto.

La leva

È un oggetto rigido che può essere usato per diminuire lo sforzo necessario a sollevare un oggetto pesante. Durante l'uso è soggetta alla forza che si vuole vincere, detta resistenza ($$R$$), e alla forza applicata, anche detta potenza ($$P$$​).

È caratterizzata da:

• un fulcro ($$F$$), ovvero il punto fisso che non si muove;
• il braccio della forza applicata ($$b_P$$​), che è la distanza tra $$F$$​ e il punto di applicazione di $$P$$;
  
• il braccio della resistenza ($$b_R$$​), che è la distanza tra $$F$$​ e il punto di applicazione di $$R$$.

Una leva è in equilibrio quando  $$P \times b_P = R \times b_R$$. Quindi per mantenere l'equilibrio se si vuole che $$P$$ sia minore di $$R$$​ bisognerà compensare facendo sì che $$b_P$$ sia maggiore di $$b_R$$​. Infatti una leva è:

• vantaggiosa se  $$b_P > b_R$$ ;
  
• svantaggiosa se  $$b_P < b_R$$ ;
  
• indifferente se  $$b_P = b_R$$ .

Tipi di leve

Le leve si possono distinguere in base alla posizione relativa di fulcro, potenza e resistenza.