Domanda sulle forze
Buongiorno, ho una domanda che non riescoa risolvermi riguardo le forze vincolari e terzo principio
Iniziamo dal primo dubbio:
Dal perzo principio so che se si applica una forza a un oggetto esso risponderà con una forza pari e contraria. Esempio: due astronauti si spingono, si avrà una forza F sul secondo astronauta ma a sua volta il primo riceverà una spinta in risposta e i due astronauti si allontaneranno indefinitamente.
Mettiamo ora di avere un magnete M e un corpo di ferro poggiato su un asse di legno. Come in figura il magnete eserciterà una forza P in verde, poggiando il corpo su un asse possiamo dire che il corpo di ferro eserciterà sull'asse una forza F nera (in modulo pari a P) e per il terzo principio di sui sopra anche sul pezzetto di metallo avremo una forza rossa F_2 applicata. Ora forza rossa e verde di dovrebbero equivalere e resterebbe solo quella nera. Evidentemente sbaglio qualcosa ma non capisco dove, dato che in reltà il risultato finale sarebbe nella vita reale come avere solo una forza P applicata al pezzo di ferro (figura due)
Purtroppo non sono bravo con paint,matutte le forze hanno pari lunghezza
Grazie.
Iniziamo dal primo dubbio:
Dal perzo principio so che se si applica una forza a un oggetto esso risponderà con una forza pari e contraria. Esempio: due astronauti si spingono, si avrà una forza F sul secondo astronauta ma a sua volta il primo riceverà una spinta in risposta e i due astronauti si allontaneranno indefinitamente.
Mettiamo ora di avere un magnete M e un corpo di ferro poggiato su un asse di legno. Come in figura il magnete eserciterà una forza P in verde, poggiando il corpo su un asse possiamo dire che il corpo di ferro eserciterà sull'asse una forza F nera (in modulo pari a P) e per il terzo principio di sui sopra anche sul pezzetto di metallo avremo una forza rossa F_2 applicata. Ora forza rossa e verde di dovrebbero equivalere e resterebbe solo quella nera. Evidentemente sbaglio qualcosa ma non capisco dove, dato che in reltà il risultato finale sarebbe nella vita reale come avere solo una forza P applicata al pezzo di ferro (figura due)
Purtroppo non sono bravo con paint,matutte le forze hanno pari lunghezza
Grazie.
Risposte
"marex":
Buongiorno, ho una domanda che non riescoa risolvermi riguardo le forze vincolari e terzo principio
Iniziamo dal primo dubbio:
Dal perzo principio so che se si applica una forza a un oggetto esso risponderà con una forza pari e contraria. Esempio: due astronauti si spingono, si avrà una forza F sul secondo astronauta ma a sua volta il primo riceverà una spinta in risposta e i due astronauti si allontaneranno indefinitamente.
Ok
Mettiamo ora di avere un magnete M e un corpo di ferro poggiato su un asse di legno. Come in figura il magnete eserciterà una forza P in verde, poggiando il corpo su un asse possiamo dire che il corpo di ferro eserciterà sull'asse una forza F nera (in modulo pari a P) e per il terzo principio di sui sopra anche sul pezzetto di metallo avremo una forza rossa F_2 applicata. Ora forza rossa e verde di dovrebbero equivalere e resterebbe solo quella nera. Evidentemente sbaglio qualcosa ma non capisco dove, dato che in reltà il risultato finale sarebbe nella vita reale come avere solo una forza P applicata al pezzo di ferro (figura due)
Grazie.
Hai sbagliato entrambe le figure . A Sinistra , il magnete attira il pezzo di ferro, che preme sulla tavoletta con una forza diretta a Ds . Due forze , verde e nera , sono troppe . La tavoletta reagisce con la forza rossa diretta verso Sn
Grazie per la risposta.
Il problema è che se metto solo la forza rossa della tavoletta e la nera allora paradossalmente dovrebbero allontanarsi, cosa che non accade.
Inoltre io dovrei avere una forza peso che agisce sul baricentro del corpo (e fin qua ci sono), però il corpo proprio perché richiamato preme sulla tavoletta, quindi dovrebbe applicare una forza nera sulla tavoletta obbligatoriamente (ed è proprio questa nera che mi genera laforza F(BA) rossa.
Il problema è che se metto solo la forza rossa della tavoletta e la nera allora paradossalmente dovrebbero allontanarsi, cosa che non accade.
Inoltre io dovrei avere una forza peso che agisce sul baricentro del corpo (e fin qua ci sono), però il corpo proprio perché richiamato preme sulla tavoletta, quindi dovrebbe applicare una forza nera sulla tavoletta obbligatoriamente (ed è proprio questa nera che mi genera laforza F(BA) rossa.
"marex":
Grazie per la risposta.
Il problema è che se metto solo la forza rossa della tavoletta e la nera allora paradossalmente dovrebbero allontanarsi, cosa che non accade.
Ma no, perchè dici questo ? Prescindiamo innanzitutto dalla gravità , che ti confonde le idee . Cioè , supponiamo che magnete e pezzo di ferro siano su un piano orizzontale liscio , e che la tavoletta sia un ostacolo verticale fissato al piano , in mezzo ai due . Anche il magnete è fissato al piano . Il magnete attira il pezzo di ferro , con la forza magnetica : se non ci fosse la tavoletta , il pezzo di ferro accelererebbe verso il magnete fino ad attaccarsi ad esso. Ma la tavoletta impedisce il moto del pezzo di ferro , e lo fa con la forza rossa , che è la reazione alla forza di azione esercitata dal pezzo di ferro sulla tavoletta. Le due forze, azione e reazione , si fanno equilibrio , e il sistema rimane in quiete .
Inoltre io dovrei avere una forza peso che agisce sul baricentro del corpo (e fin qua ci sono), però il corpo proprio perché richiamato preme sulla tavoletta, quindi dovrebbe applicare una forza nera sulla tavoletta obbligatoriamente (ed è proprio questa nera che mi genera laforza F(BA) rossa.
Se vuoi mettere di mezzo la gravità , e quindi togli il piano orizzontale di appoggio, devi ragionare diversamente . C'è $vecg$ verso il basso , d'accordo ? Quindi , ammesso che il magnete e la tavoletta siano comunque bloccati in modo da impedire la loro caduta , solo il pezzo di ferro è libero di cadere , per effetto del suo peso $mvecg$ .
Si tratta quindi di capire :
1) se la tavoletta è perfettamente liscia , allora non c'è nulla da fare : nonostante la presenza della forza di azione e di quella di reazione , dirette come prima orizzontalmente, la forza peso non può essere equilibrata da alcuna forza verticale , che si opponga alla caduta .
2) se la tavoletta è scabra , e tra i due corpi c'è un coefficiente di attrito statico $mu_s$ , possono verificarsi due casi :
2,a) la forza di attrito statico, che si sviluppa tra il pezzo di ferro e la tavoletta, è sufficiente ad equilibrare il peso del pezzo : $F_a = mg $. E quindi il pezzo non cade.
Nota che la forza di attrito statico ha un certo valore $F_a$ , che è quello necessario e sufficiente per equilibrare il peso. LA forza di attrito statico al massimo può assumere il valore $mu_sF$ , poiché $F_a <= mu_sF$ .
2,b) Se succede che il peso sia maggiore della massima forza di attrito , cioe : $ mg > mu_sF = F_a(max)$ , la tavoletta cade ,nonostante la presenza delle due forze orizzontali di azione reazione.
Grazie ancora per la spiegazione, la seconda parte l'ho ben capita, più che altro capisco dall'evidenza quotidana che
Però non mi torna a livello di modello di forze, intendo dire:due forze applicate in due punti diversi mi dovrebbero suggerire che i due corpi si allontanano (nell'esempio del piano orizzontale senza attriti) al pari di quanto accadeva per gli astronauti.
"Shackle":
Ma no, perchè dici questo ? Prescindiamo innanzitutto dalla gravità , che ti confonde le idee . Cioè , supponiamo che magnete e pezzo di ferro siano su un piano orizzontale liscio , e che la tavoletta sia un ostacolo verticale fissato al piano , in mezzo ai due . Anche il magnete è fissato al piano . Il magnete attira il pezzo di ferro , con la forza magnetica : se non ci fosse la tavoletta , il pezzo di ferro accelererebbe verso il magnete fino ad attaccarsi ad esso. Ma la tavoletta impedisce il moto del pezzo di ferro , e lo fa con la forza rossa , che è la reazione alla forza di azione esercitata dal pezzo di ferro sulla tavoletta. Le due forze, azione e reazione , si fanno equilibrio , e il sistema rimane in quiete
Però non mi torna a livello di modello di forze, intendo dire:due forze applicate in due punti diversi mi dovrebbero suggerire che i due corpi si allontanano (nell'esempio del piano orizzontale senza attriti) al pari di quanto accadeva per gli astronauti.
Torniamo all'esempio senza la forza di gravità . In questa tua figura :
devi togliere la forza verde , devi applicare la forza nera (= azione del blocco sulla tavoletta) nel centro della superficie di contatto (questo è possibile in prima approssimazione , in fisica elementare : non entro in dettagli ) , e devi applicare la forza rossa (=reazione della tavoletta sul blocco) nello stesso centro anzidetto . Azione e reazione si fanno equilibrio , come quando poggio un oggetto sul tavolo : la reazione del tavolo equilibra il peso dell'oggetto.Nota bene, qui stiamo esaminando una situazione statica, non un urto; non stiamo considerando forze impulsive tra blocco e tavola .
Il motivo per cui le cose non cambiano , spostando ancora più a sinistra il punto di applicazione della forza rossa ( mi riferisco al disegno che devi rifare!) , è che il blocchetto si considera "corpo rigido " : in un corpo rigido, è possibile spostare il punto di applicazione di una forza lungo la sua retta di azione, senza che cambi niente. Ma questo non causa separazione del blocco dalla tavola!
LA situazione dei due astronauti è diversa. I due si scambiano una forza di tipo impulsivo; inizialmente la quantità di moto totale del sistema da essi costituito è nulla , e tale deve rimanere dopo che si sono spinti l'uno contro l'altro. Per cui , ciascuno dei due acquista una velocità inversamente proporzionale alla propria massa.
devi togliere la forza verde , devi applicare la forza nera (= azione del blocco sulla tavoletta) nel centro della superficie di contatto (questo è possibile in prima approssimazione , in fisica elementare : non entro in dettagli ) , e devi applicare la forza rossa (=reazione della tavoletta sul blocco) nello stesso centro anzidetto . Azione e reazione si fanno equilibrio , come quando poggio un oggetto sul tavolo : la reazione del tavolo equilibra il peso dell'oggetto.Nota bene, qui stiamo esaminando una situazione statica, non un urto; non stiamo considerando forze impulsive tra blocco e tavola .
Il motivo per cui le cose non cambiano , spostando ancora più a sinistra il punto di applicazione della forza rossa ( mi riferisco al disegno che devi rifare!) , è che il blocchetto si considera "corpo rigido " : in un corpo rigido, è possibile spostare il punto di applicazione di una forza lungo la sua retta di azione, senza che cambi niente. Ma questo non causa separazione del blocco dalla tavola!
LA situazione dei due astronauti è diversa. I due si scambiano una forza di tipo impulsivo; inizialmente la quantità di moto totale del sistema da essi costituito è nulla , e tale deve rimanere dopo che si sono spinti l'uno contro l'altro. Per cui , ciascuno dei due acquista una velocità inversamente proporzionale alla propria massa.
" Azione e reazione si fanno equilibrio , come quando poggio un oggetto sul tavolo"
Esatto, hai centrato il punto. Infatti anche lì mi stupiva perché se ho de forze applicate su corpi difersi (la nera e la rossa) girandoil piano e immaginando un tavolo l'oggetto non partisse. Dopotutto mi dicevo, alla fine anche i due astronauti hanno due forze applicate nello stesso modo e si spostano infatti.
Quindi in sostanza il trucco sta nel fatto che pur essendo applicate in due punti diversi nera sulla tavoletta che tida in basso, rossa normale che spinge in alto, le due forze è come se si bilanciassero anche se sono applicati in punti diversi.
Voglio dire è evidente funzioni enlla realtà, non sono pazzo, è nel modello che non riuscivo a farmelo tornare.
Esatto, hai centrato il punto. Infatti anche lì mi stupiva perché se ho de forze applicate su corpi difersi (la nera e la rossa) girandoil piano e immaginando un tavolo l'oggetto non partisse. Dopotutto mi dicevo, alla fine anche i due astronauti hanno due forze applicate nello stesso modo e si spostano infatti.
Quindi in sostanza il trucco sta nel fatto che pur essendo applicate in due punti diversi nera sulla tavoletta che tida in basso, rossa normale che spinge in alto, le due forze è come se si bilanciassero anche se sono applicati in punti diversi.
Voglio dire è evidente funzioni enlla realtà, non sono pazzo, è nel modello che non riuscivo a farmelo tornare.
Il principio di azione-reazione vale per forze applicate a corpi diversi , spero ti sia chiaro !
Dunque , il tuo dubbio è risolto ?
Dunque , il tuo dubbio è risolto ?
Grazie mille per la pazienza e l'aiuto. 
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