Momenti delle Forze
Supponiamo di avere un corpo di forma rettangolare poggiato su piano orizzontale. Se su di esso agisce una forza che passa per il suo baricentro, esso si sposterà di solo moto di traslazione.
Se però la forza agisce ad una estremità, come riportato in figura, il corpo subirà pure un moto di rotazione.
Se il corpo è fissato nel suo baricentro al piano di appoggio, in modo che sia libero di ruotare, quando sottoposto ad un forza di estremità, esso subirà un moto di sola rotazione. Si definisce braccio (b) la distanza tra il punto di rotazione e la retta di applicazione della forza.
Si definisce momento (M) di una forza (F), il prodotto della forza per il suo braccio (b):
M = F * b
L’unità di misura del momento nel S.I. è il N*m.
Per il segno del momento, si adotta la seguente convenzione: se il momento da luogo ad una potenziale rotazione antioraria, esso è positivo. Al contrario, per una rotazione oraria, è negativo.
Asta fulcrata al centro: equilibrio
Per studiare le condizioni di equilibrio alla rotazione, consideriamo una semplice apparecchiatura composta da un’asta orizzontale sostenuta in corrispondenza del suo baricentro da un supporto poggiato su un piano.
Il punto centrale di sostegno rispetto al quale ruota l’asta, si chiama fulcro. Ai due lati dell’asta è possibile appendere dei pesi rappresentati in figura dai vettori forza F1 ed F2.
Ai fini dell’equilibrio bisogna tener conto anche delle distanze di applicazione delle forze lungo l’asta rispetto al fulcro: b1 e b2. Esse sono i bracci delle forze; b1 è il braccio della forza F1; b2 è il braccio della forza F2.
I momenti delle forze F1 e F2 sono:
M1 = F1 * b1
M2 = F2 * b2
La condizione d’equilibrio alla rotazione dell’asta per le due forze applicate è la seguente:
M1 = M2
ovvero
F1 * b1 = F2 * b2
Nel caso più generale l’equilibrio di un’asta fulcrata al centro sottoposta all’azione di più forze F1, F2, F3, …. Fn è espressa dalla seguente relazione:
M1 + M2 + M3 + …. + Mn = 0
M = 0
dove con M si intende la somma algebrica di tutti i momenti delle forze agenti.