diagramma del corpo libero.

Si dice diagramma di corpo libero una rappresentazione di un oggetto e di tutte le forze esterne che agiscono su esso.

Nel caso in cui si prendano in considerazioni soltanto corpi che traslano e non ruotano, si possono assimilare gli oggetti a dei punti materiali, immaginando di applicare le forze a tale punto.

Primo passoIdentificare il sistema fisico considerato

Si rappresenta il sistema fisico (uno o più oggetti legati fra di loro) in modo schematico. Si sceglie l'oggetto a cui applicare tutte le forze e lo si assimila ad un punto materiale (il suo baricentro)

Secondo passo. Isolare l’oggetto considerato

Identificare e disegnare tutte le forze esterne che agiscono sul corpo considerato.

Terzo passo. Scegliere un opportuno sistema di coordinate

Premesso che qualsiasi sistema di coordinate può essere utilizzato, è bene scegliere sempre un sistema di riferimento che abbia come direzione quella del moto del corpo considerato; 

Quarto passo. Scomporre le forze nelle loro componenti

Per ciascuna forza esterna presente sul diagramma di corpo libero, si effettua la scomposizione rispetto al sistema di coordinate scelto, determinando le loro componenti.

Quinto passo. Applicare la seconda legge di Newton

Per ciascuna componente si scrive la seconda legge di Newton.


corpo nello spazio interstellare

Il corpo ha massa, ma non ha peso e non c'è niente altro intorno a lui, quindi nessuna altra forza.


corpo su un piano orizzontale

dato il corpo di massa m= 3kg, si calcola il peso:

P = m*g = 3*9,8= 29,4N

 

quindi poiché il piano contrasta la forza peso con una Reazione Vincolare uguale e contraria abbiamo RV = - 29,4N

 

e quindi  le due forze presenti si annullano:

 

R = 0


corpo su un piano orizzontale (senza attrito) collegato con un filo ad un secondo corpo che può scendere

dato il corpo di massa m1= 3kg, si calcola il peso:

P = m*g = 3*9,8= 29,4N

 

quindi poiché il piano contrasta la forza peso con una Reazione Vincolare uguale e contraria abbiamo RV = - 29,4N e si eliminano a vicenda

 

Ma vi è la massa m2 che con il suo peso P1 trascina il sistema: 

 


corpo su un piano orizzontale (con attrito) collegato con un filo ad un secondo corpo che può scendere

Ora se vi è attrito fra P1 e il piano, basterà calcolare questa nuova forza e sottrarla alla Rsa che era uguale a P2


corpo su un piano inclinato senza attrito

disegno un sistema di assi cartesiani centrati sul baricentro del corpo osservato: un asse parallelo al piano di scorrimento e uno perpendicolare

disegno e calcolo la forza peso

P=mg

Scompongo (con metodo grafico) il Peso lungo gli assi cartesiani

e così trovo le sue componenti P// e P

Ora, poiché il peso P è stato sostituito dalle sue componenti P// e P vediamo che è  P che preme contro il piano e quindi il piano reagisce con una RV = - P⊥.

Invece la parte del peso che chiamiamo P// tende a far scivolare l'oggetto lungo il piano.

 

Quindi la Risultante delle forze (in assenza di attrito) vale

 

Rsa = P// 


corpo su un piano inclinato con attrito

alle forze già calcolate nella situazione senza attrito bisogna aggiungere la forza di attrito che è sempre contraria all'eventuale movimento:

Fattr = - μ*P

Come prima P preme contro il piano e quindi il piano reagisce con una RV = - P

e quindi si eliminano a vicenda.

e quindi la Risultante delle forze vale

 

R = P// - Fattr