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Momento di una forza e coppia motrice

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[1] Momento di una forza e coppia motrice

Messaggioda Foto Utentenovizio » 19 mag 2019, 14:48

Salve a tutti.
Sto cercando di comprendere questo concetto sul quale, in verità, non ho mai lavorato (anche perché le mie conoscenze di fisica ... difettano).

Naturalmente, prima di chiedere aiuto a questa comunità, ho cercato di documentarmi per meglio comprendere.
Probabilmente una delle mie lacune è anche quella di non aver compreso bene che cos'è il momento di una forza. Ovvero, conosco la definizione, ma non me lo immagino fisicamente.

La definizione, se ho ben capito, dovrebbe essere questa:
il momento di una forza, rispetto ad un punto di applicazione, è il prodotto della forza per il braccio (distanza tra il punto O e la forza). Il momento è una grandezza vettoriale e risulta essere, appunto, il prodotto vettoriale tra forza e braccio (che sono altri due vettori). Il modulo di tale vettore è pari al prodotto dei moduli di forza e braccio e del seno dell'angolo compreso tra questi due vettori. La direzione ed il verso del momento si ottiene applicando la regola della mano destra: in sostanza si ottiene un vettore che è sempre ortogonale al piano individuato da forza e braccio.
L'unità di misura è il prodotto delle unità di misura di forza e braccio. Quindi newton per metro.

Ora, come scrivevo sopra, la definizione la conosco e credo di saperla applicare (a meno di non aver scritto castronerie e, in tal caso, vi pregherei di dirlo).

Però non riesco ad immaginarmi questa grandezza fisica. Penso di dover comprendere prima questo passaggio prima di addentrarmi per bene sul concetto di coppia motrice.

C'è qualcuno disposto ad aiutarmi?

Grazie.
:-)
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[2] Re: Momento di una forza e coppia motrice

Messaggioda Foto UtenteIanero » 19 mag 2019, 15:37

Tutti le grandezze dinamiche dei moti lineari presentano le speculari per i moti rotazionali.
Il momento di una forza è lo speculare della forza nei moti rotazionali.
Intuitivamente, più è grande più stai provocando una accelerazione angolare, così come specularmente più è grande una forza e maggiore è l’accelerazione che ne scaturisce (tutto questo, vale dopo aver fissato la massa dell’oggetto e come essa è distribuita nello spazio).
Perché serve introdurlo? Non basterebbe usare solo il concetto di forza?
La risposta secondo te quale può essere? Pensaci un po’ su.

PS: prova ad aprire la porta di casa spingendo nei pressi dell’asse che la lega al muro, poi riprova spingendo nei pressi della maniglia. Che cambia?
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[3] Re: Momento di una forza e coppia motrice

Messaggioda Foto Utentenovizio » 19 mag 2019, 17:00

PS: prova ad aprire la porta di casa spingendo nei pressi dell’asse che la lega al muro, poi riprova spingendo nei pressi della maniglia. Che cambia?


Si, hai ragione, questa è esperienza comune: più mi allontano dalla maniglia, avvicinandomi verso l'asse di rotazione, e più occorre forza per mettere in rotazione la porta. Ed in effetti, in questo modo, sto diminuendo il braccio.
Ed anche l'angolo è importante: se spingo la porta con un angolo di 0° (tirandola verso di me) o di 180° (spingendola verso l'asse di rotazione) la porta non si muove. In uno dei due casi, addirittura, rischierò di scardinare la porta stessa.

Un altro esempio che mi viene in mente è quello della chiave inglese: più sono distante dal bullone e meno forza compio.

Perché serve introdurlo? Non basterebbe usare solo il concetto di forza?

Qui non riesco ad arrivarci. L'unica riflessione che mi viene in mente è che nella dinamica rotazionale la mia massa è collegata ad un vincolo (l'esempio della porta collegata ai cardini, ma anche quello della fionda di Davide in cui il sasso è trattenuto da un filo che stringiamo nella mano): e quindi occorre tener conto della distanza tra fulcro e punto di applicazione della forza.

P.S.: ma momento della forza e momento torcente sono la stessa cosa?
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[4] Re: Momento di una forza e coppia motrice

Messaggioda Foto UtenteIanero » 19 mag 2019, 17:10

Un altro esempio che mi viene in mente è quello della chiave inglese: più sono distante dal bullone e meno forza compio.

Sì, e inoltre nota che se cali la forza proporzionalmente a quanto ti distanzi, il momento che applichi resta sempre lo stesso.
Te ne accorgi perché se dimezzi la forza e raddoppi la distanza, l'accelerazione angolare che provochi al bullone è la stessa.

novizio ha scritto:occorre tener conto della distanza tra fulcro e punto di applicazione della forza

Yes, il fulcro spesso si chiama 'polo'.

novizio ha scritto:P.S.: ma momento della forza e momento torcente sono la stessa cosa?

Sì.
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[5] Re: Momento di una forza e coppia motrice

Messaggioda Foto Utentenovizio » 19 mag 2019, 17:16

Ok, grazie.

Perché serve introdurlo? Non basterebbe usare solo il concetto di forza?


E qui quale risposta mi chiedevi?
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[6] Re: Momento di una forza e coppia motrice

Messaggioda Foto UtenteIanero » 19 mag 2019, 17:36

Te la sei data da solo prima, secondo quote :)
Poi, dai un'occhiata anche qui: viewtopic.php?f=14&t=70431&p=727449&hilit=volano#p727449

Foto UtenteBrunoValente mise su un bell'esperimento dal quale puoi renderti conto quanto parlare solo in termini di forza sia inconcludente.
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[7] Re: Momento di una forza e coppia motrice

Messaggioda Foto Utente6367 » 19 mag 2019, 17:42

novizio ha scritto:in sostanza si ottiene un vettore che è sempre ortogonale al piano individuato da forza e braccio.


novizio ha scritto:Però non riesco ad immaginarmi questa grandezza fisica. Penso di dover comprendere prima questo passaggio prima di addentrarmi per bene sul concetto di coppia motrice.


E' così è basta. Funziona. Non devi immaginarti altro.
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[8] Re: Momento di una forza e coppia motrice

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 19 mag 2019, 18:11

novizio ha scritto:...Un altro esempio che mi viene in mente è quello della chiave inglese: più sono distante dal bullone e meno forza compio...


Per descrivere l'effetto sul bullone non è sufficiente dire quanta forza viene applicata alla chiave, occorre anche specificare la lunghezza della chiave, oppure basta specificare quanto vale il momento della forza che corrisponde al prodotto delle due grandezze.

Il bullone quando viene stretto con la chiave non si accorge di quanto sia distante il punto di applicazione della forza, e neanche di quanto sia intensa la forza, si accorge solo di quanto sia grande il momento della forza e ogni possibile combinazione di forza e distanza che produce un certo valore del momento provoca gli stessi effetti sul bullone, ecco perché ha senso introdurre questo nuovo concetto
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[9] Re: Momento di una forza e coppia motrice

Messaggioda Foto UtenteIanero » 19 mag 2019, 18:18

BrunoValente ha scritto:Il bullone quando viene stretto con la chiave non si accorge di quanto sia distante il punto di applicazione della forza, e neanche di quanto sia intensa la forza

Oltre questa, un'altra bell'immagine sulla quale vorrei far riflettere Foto Utentenovizio è questa:

1. è sufficiente dire questo oggetto pesa 1 kg per rendere noto quanto esso si opponga ad una accelerazione lungo una linea retta?
2. è sufficiente dire questo oggetto pesa 1 kg per rendere noto quanto esso si opponga alla sua messa in rotazione?
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[10] Re: Momento di una forza e coppia motrice

Messaggioda Foto Utentenovizio » 19 mag 2019, 19:42

Il bullone quando viene stretto con la chiave non si accorge di quanto sia distante il punto di applicazione della forza, e neanche di quanto sia intensa la forza, si accorge solo di quanto sia grande il momento della forza e ogni possibile combinazione di forza e distanza che produce un certo valore del momento provoca gli stessi effetti sul bullone, ecco perché ha senso introdurre questo nuovo concetto


Ecco, questa mi convince un po' di più: il bullone non si accorge ... ;-)
Bella immagine. Ora riesco a comprendere meglio la necessità dell'introduzione di un concetto diverso. La forza da sola non sarebbe sufficiente! Occorre anche sapere qual è la distanza tra fulcro e punto di applicazione della forza (ovvero il braccio).

Grazie Bruno.
:D
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