Dinamica del punto materiale

I vincoli

libri_tavolo (54K) quadri (23K)
Alcuni libri con una massa totale di 2 kg sono appoggiati su un tavolo e un quadro di 0,3 kg è attaccato al muro. Traccia il diagramma vettoriale delle forze nei due casi.
Dati del problemaRichieste
m1 = 2 kg massa dei libridiagramma vettoriale per i libri
m2 = 0,3 kg massa del quadrodiagramma vettoriale per il quadro

In ambedue i casi si tratta di oggetti vincolati: sia i libri, sia il quadro sono sottoposti all'azione della forza di gravità (come tutti gli oggetti sulla Terra), ma non sono in caduta libera perché la presenza di un altro corpo (il tavolo o il chiodo) impedisce che essi possano accelerare verso il basso.

Poichè i corpi sono in equilibrio, su di essi si esercita una forza risultante nulla: una forza è il peso FP, diretto verso il basso, la forza opposta è la forza vincolare FV dovuta alla presenza di un vincolo che si oppone alla caduta: il vincolo quindi risponde ad una sollecitazione con una forza uguale e contraria.

libro_quadro (13K)

L'intensità della forza vincolare è la stessa della forza peso. Per il libri, sia il peso, sia la forza vincolare hanno una intensità m1 g = 19,6 N, mentre per il quadro le due forze valgono m2 g = 3 N.

Il diagramma delle forze (sui due corpi rappresentati come punti materiali) è semplicissimo: un vettore verso il basso ed uno opposto verso l'alto.

Le forze vincolari non hanno una intensità fissa, ma dipendono dall'intensità della forza cui si oppongono, entro determinati limiti. Ogni vincolo, se sollecitato, risponde con una forza di uguale intensità, ma, come ci insegna l'esperienza, se la forza agente supera un certo limite (dovuto alla natura del vincolo), il vincolo stesso non è più in grado di bilanciare la forza: il tavolo si incurva e si rompe, il chiodo cede. Non possiamo caricare un tavolo di legno con tonnellate di roba e non possiamo attaccare ad un chiodino di ferro un grosso quadro pesantissimo!