Simulatore del moto su un piano inclinato
Dinamica di un corpo sul piano inclinato
Per studiare il moto di un oggetto su un piano inclinato consideriamo l'oggetto come un punto materiale ed schematizziamo il piano inclinato
con un triangolo rettangolo, la cui ipotenusa è il piano in cui avviene il moto; è necessario, quindi, analizzare tutte le forze che agiscono
sull'oggetto. Per ogni forza bisogna considerare la componente parallela al piano inclinato e la componente perpendicolarmente al piano inclinato,
tracciando il diagramma di corpo libero. Si fissa un sistema di riferimento con origine nel punto materiale e che abbia l'asse delle
ascisse parallela al piano inclinato e l'asse delle ordinate perpendicolare al piano inclinato.
Forze in Gioco sul Piano Inclinato
LA FORZA PESO
La forza peso o semplicemente il peso è la forza con cui i corpi vengono attratti verso il centro dei corpi celesti. Ha direzione perpendicolare
alla superficie del corpo celeste e modulo direttamente proporzionale alla massa del corpo su cui agisce, la costante di proporzionalità è
l'accelerazione di gravità, che dipende dal raggio e dalla massa del corpo celeste.
Il peso e le sue componenti parallela e perpendicolare al piano inclinato formano un triangolo delle forze simile al piano inclinato stesso;
per cui l'angolo di inclinazione del piano è congruente all'angolo individuato dalla forza peso e dalla componente perpendicolare.Si deduce che possiamo determinare la componente parallela della forza peso moltiplicando il peso per il seno dell'angolo di inclinazione e possiamo
ricavare la componente perpendicolare moltiplicando il peso per il coseno dell'angolo di inclinazione.
LA FORZA D'ATTRITO
La forza di attrito (o semplicemente attrito) è una forza di contatto dovuta alle irregolarità ed asperità
presenti sulle superfici degli oggetti che ne ostacolano il moto. In natura, anche i materiali apparentemente
più lisci, se si osservano al microscopio, presentano creste e avvallamenti che, a contatto con quelle
presenti sulle superfici di scorrimento, impediscono o rendono difficile il movimento relativo tra di loro.
L'attrito è dovuto non solo all'irregolarità delle superfici di contatto, ma anche all'interazione tra i punti di contatto
dovuta alla forza con cui le molecole dei due corpi si attraggono o si
respingono (fenomeno particolarmente importante quando si ha a che fare con metalli);
Nelle applicazioni numeriche questi effetti sono racchiusi nel coefficiente di attrito, caratteristico per
ogni materiale, il cui valore è in genere tabellato. La forza d'attrito ha direzione parallela al piano inclinato, modulo
massimo pari al prodotto tra coefficiente di attrito e componente perpendicolare del peso e verso opposto al moto.
LA FORZA ELASTICA
La forza elastica è una forza di contatto di richiamo del punto materiale a seguito del suo spostamento dalla posizione di equilibrio.
Il modello che più comunemente si usa per schematizzare la situazione è rappresentato da una molla, che, una volta compressa o elongata,
ritorna alla posizione di equilibrio. La forza elastica ha direzione parallela al piano in cui si trova la molla, modulo descritto dalla
legge di Hooke, secondo cui è direttamente proporzionale alla deformazione (detta anche allungamento o contrazione nel caso della molla)
e verso opposto a quello della forza che ha prodotto la deformazione.
LA CARRUCOLA
La carrucola è un dispositivo che permette di trasmettere ogni tipo di forza meccanica ad una massa attraverso una fune. La situazione viene
modellizzata supponendo che la massa della carrucola sia trascurabile, che non ci sia attrito tra carrucola e fune, che la tensione della fune
venga trasmessa inalterata, infine che i corpi collegati mediante la carrucola abbiano la stessa accelerazione.
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