Statica del Corpo Rigido: Forze e Coppie

• La statica studia i corpi rigidi, sistemi di punti materiali le cui distanze reciproche rimangono costanti nel tempo, indipendentemente dalle sollecitazioni. Questi corpi sono solidi, estesi e indeformabili.
• Il moto (o l'equilibrio) di un corpo rigido è determinato unicamente dalle forze esterne agenti su di esso.
• Un corpo rigido è soggetto a una forza peso applicata a ciascuno dei suoi punti materiali costituenti.
• La forza peso agisce verticalmente verso il basso su tutti i punti materiali del corpo rigido.
• Un corpo rigido è quindi soggetto ad un sistema di forze parallele concordi
• Questo sistema di forze ha una risultante con punto di applicazione interno al volume del corpo rigido.
• La risultante è il peso del corpo rigido e il suo punto di applicazione è il centro di gravità o baricentro.
• Una coppia di forze è costituita da due forze uguali che agiscono su punti diversi di un corpo in direzioni opposte.
• Anche se la forza risultante su un oggetto è zero, l'oggetto può muoversi o ruotare a causa di una coppia di forze.

Condizioni di quiete per un corpo rigido

• Affinché un corpo rigido sia in quiete, la somma di tutte le forze esterne deve essere nulla
• Affinché un corpo rigido sia in quiete, la somma di tutti i momenti delle forze deve essere nulla.
• Un vincolo è tutto ciò che può impedire il libero movimento di un corpo.
• Il momento di una forza F rispetto ad un punto O è determinato dalla componente della forza normale alla retta passante per OA e dalla lunghezza del braccio b.

Leve

• Una leva è un'asta rigida che può ruotare attorno a un punto fisso chiamato fulcro.
• Le leve possono amplificare la forza esercitata.
• Per l'equilibrio di una leva, la somma di tutte le forze (potenza P, resistenza R, reazione normale del fulcro N) deve essere zero (P+R+N=0).
• Per l'equilibrio di una leva, il prodotto della potenza per il suo braccio deve essere uguale al prodotto della resistenza per il suo braccio (P⋅bp = R⋅br).
• Il guadagno meccanico di una leva è il rapporto tra la resistenza e la potenza (G=R/P).
• G può anche essere calcolato come il rapporto tra il braccio della potenza e il braccio della resistenza (G = bp/br).
• Una leva è vantaggiosa se G>1 (bp>br e P<R)
• Una leva è svantaggiosa se G<1 (bp<br e P>R)
• Una leva è indifferente se G=1 (bp=br e P=R)

Tipi di leva

• Leva di 1° genere (interfulcrata): il fulcro si trova tra la potenza e la resistenza. Può essere vantaggiosa, svantaggiosa o indifferente.
• Leva di 2° genere (inter-resistente): la resistenza si trova tra il fulcro e la potenza. È sempre vantaggiosa.
• Leva di 3° genere (inter-potente): la potenza si trova tra la resistenza e il fulcro. È sempre svantaggiosa.

Leve del corpo umano

• Articolazione di appoggio del capo Atlanto-Occipitale: considerata una leva di 1° genere (in questo caso svantaggiosa). Ha il fulcro nell'articolazione, la resistenza nel peso del capo e la potenza nei muscoli splenici.
• Sollevamento sugli avampiedi (flessione plantare del piede dalla stazione eretta): considerata leva di 2° genere (vantaggiosa). Ha il fulcro nelle dita, la resistenza nel peso che grava sulla caviglia e la potenza nei muscoli gemelli.
• Articolazione del gomito (flessione dell'avambraccio sul braccio): considerata leva di 3° genere (svantaggiosa). Ha il fulcro nell'articolazione del gomito, la resistenza nel peso dell'avambraccio e dell'eventuale massa sostenuta dalla mano, e la potenza nel muscolo bicipite brachiale.
• L'articolazione del gomito con braccio disteso è più svantaggiosa rispetto alla stessa articolazione con il braccio raccolto vicino al tronco, perché in quest'ultimo caso si può aumentare il braccio della potenza (bp) e diminuire quello della resistenza (br).

Esplora i principi fondamentali della statica del corpo rigido, inclusi i concetti di forze esterne, forza peso e centro di gravità. Scopri come le forze e le coppie influenzano l'equilibrio e il moto dei corpi rigidi. Approfondisci lo studio dei sistemi di forze parallele e delle coppie di forze.