Sforzo e deformazione
Ciao a tutti vorrei sapere un po' di cose riguardanti le forze.
Se ho un cilindro di altezza $l_0$ e di sezione $A_0$ ed applico una forza di trazione $\vec F$ lungo il suo asse allora il punto di applicazione di $\vec F$ è il baricentro del cilindro?
Tale forza è la risultante di più forze applicate nei punti della superficie di base del cilindro?
Nella prova di trazione, cioè quando un provino di un certo materiale viene tirato fino a rottura, la velocità di deformazione del provino è costante?
Nella legge di Hooke la variabile indipendente è la dermazione nominale?
Scusatemi per il numero di queste domande ma non voglio imparare a memoria certe cose ma voglio capirle, grazie mille.
Se ho un cilindro di altezza $l_0$ e di sezione $A_0$ ed applico una forza di trazione $\vec F$ lungo il suo asse allora il punto di applicazione di $\vec F$ è il baricentro del cilindro?
Tale forza è la risultante di più forze applicate nei punti della superficie di base del cilindro?
Nella prova di trazione, cioè quando un provino di un certo materiale viene tirato fino a rottura, la velocità di deformazione del provino è costante?
Nella legge di Hooke la variabile indipendente è la dermazione nominale?
Scusatemi per il numero di queste domande ma non voglio imparare a memoria certe cose ma voglio capirle, grazie mille.
Risposte
Bravo , se fai domande vuol dire che sei alla ricerca di risposte . Vediamo se riesco a darti qualche risposta , necessariamente breve e forse imprecisa , ma mi scuserai visto che non posso scrivere tanto.
Come sai , nella Fisica e nella Tecnica si fanno spesso delle astrazioni , delle ipotesi relative a fatti della Natura , allo scopo di definire delle grandezze fisiche e di assoggettarle a schemi di calcolo , maneggiarle in qualche modo , insomma , per ricavarne con metodi matematici delle conclusioni che possano tornare utili. Spesso è anche necessario trascurare altri fatti , e lo si fa quando siamo sicuri che non influenzino il fenomeno più di tanto ; lo si fa perchè è praticamente impossibile tener conto veramente di tutte le variabili in gioco.
Una di queste schematizzazioni è il concetto di "forza" . Ne conosci la definizione secondo Newton. Sai quindi che "applicando una forza ad una molla la possiamo allungare" . Però anche questo è uno schema, molto utile, per piegare al calcolo un fenomeno fisico di "allungamento" sotto l'effetto di uno sforzo applicato, e non possiamo dire che la forza "é veramente" un vettore applicato in un punto: questo è lo schema di calcolo. La natura non ha creato i vettori. Ma Galilei disse bene che " il libro della Natura è sotto i nostri occhi , ma per leggerlo dobbiamo imparare un linguaggio particolare : la matematica".
Perciò , noi applichiamo forze di trazione ad un cilindro circolare retto , che speriamo sia sufficientemente dritto, " afferrandolo con delle morse" in una piccola zona vicino all'estremità (a tutt'e due) , e tiriamo : le due forze le schematizziamo con due vettori, uguali e contrari, applicate nel centro delle basi . Entro il cilindro si manifestano sforzi interni , per equilibrare le forze esterne. Certamente conosci la "prova di trazione" che si esegue nei laboratori di prova materiali, per determinare le caratteristiche di resistenza del materiale( carichi di snervamento e di rottura, allungamento, strizione ...)
Sempre nello schema anzidetto, possiamo immaginare che la forza sia la risultante di un sistema di "forze elementari" applicate sulla base, parallele tra loro: non posso andare a fondo qui,e spiegarti le forze elementari . Studierai questo in Teoria dell’Elasticità, se farai il corso di “Scienza delle Costruzioni” .
La velocità di applicazione del carico nelle prove di trazione a rottura, ma anche in altre, deve rispettare i limiti stabiliti , in base al materiale, da normative apposite . Non ti posso dare dettagli. Non si possono fare prove sui materiali che siano troppo “veloci” . Ma il tempo, entro certi limiti, non dovrebbe influire molto sulle modalità di rottura. Non so se intendevi questo.
L a legge di Hooke dice che , nei limiti dell’Elasticità del materiale , c’è proporzionalità tra il carico unitario applicato e la corrispondente deformazione : anche questa è una schematizzazione, ovvio. La proporzionalità cessa oltre un certo limite, e come sai si verificano altri fenomeni. Non ha molto senso qui parlare di variabili dipendenti o indipendenti, come in Matematica .
Come sai , nella Fisica e nella Tecnica si fanno spesso delle astrazioni , delle ipotesi relative a fatti della Natura , allo scopo di definire delle grandezze fisiche e di assoggettarle a schemi di calcolo , maneggiarle in qualche modo , insomma , per ricavarne con metodi matematici delle conclusioni che possano tornare utili. Spesso è anche necessario trascurare altri fatti , e lo si fa quando siamo sicuri che non influenzino il fenomeno più di tanto ; lo si fa perchè è praticamente impossibile tener conto veramente di tutte le variabili in gioco.
Una di queste schematizzazioni è il concetto di "forza" . Ne conosci la definizione secondo Newton. Sai quindi che "applicando una forza ad una molla la possiamo allungare" . Però anche questo è uno schema, molto utile, per piegare al calcolo un fenomeno fisico di "allungamento" sotto l'effetto di uno sforzo applicato, e non possiamo dire che la forza "é veramente" un vettore applicato in un punto: questo è lo schema di calcolo. La natura non ha creato i vettori. Ma Galilei disse bene che " il libro della Natura è sotto i nostri occhi , ma per leggerlo dobbiamo imparare un linguaggio particolare : la matematica".
Perciò , noi applichiamo forze di trazione ad un cilindro circolare retto , che speriamo sia sufficientemente dritto, " afferrandolo con delle morse" in una piccola zona vicino all'estremità (a tutt'e due) , e tiriamo : le due forze le schematizziamo con due vettori, uguali e contrari, applicate nel centro delle basi . Entro il cilindro si manifestano sforzi interni , per equilibrare le forze esterne. Certamente conosci la "prova di trazione" che si esegue nei laboratori di prova materiali, per determinare le caratteristiche di resistenza del materiale( carichi di snervamento e di rottura, allungamento, strizione ...)
Sempre nello schema anzidetto, possiamo immaginare che la forza sia la risultante di un sistema di "forze elementari" applicate sulla base, parallele tra loro: non posso andare a fondo qui,e spiegarti le forze elementari . Studierai questo in Teoria dell’Elasticità, se farai il corso di “Scienza delle Costruzioni” .
La velocità di applicazione del carico nelle prove di trazione a rottura, ma anche in altre, deve rispettare i limiti stabiliti , in base al materiale, da normative apposite . Non ti posso dare dettagli. Non si possono fare prove sui materiali che siano troppo “veloci” . Ma il tempo, entro certi limiti, non dovrebbe influire molto sulle modalità di rottura. Non so se intendevi questo.
L a legge di Hooke dice che , nei limiti dell’Elasticità del materiale , c’è proporzionalità tra il carico unitario applicato e la corrispondente deformazione : anche questa è una schematizzazione, ovvio. La proporzionalità cessa oltre un certo limite, e come sai si verificano altri fenomeni. Non ha molto senso qui parlare di variabili dipendenti o indipendenti, come in Matematica .
Grazie peppensionato45, sei stato molto preciso.
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