Corpo rigido – esercizio 6

Per prima cosa dobbiamo scegliere il punto di rotazione della scala tra i due estremi. Per comodità scegliamo l'estremo basso.

La scala non sta né ruotando e né si sta muovendo, quindi sulla scala vale l'equilibrio delle forze e l'equilibrio dei momenti

 

EQUILIBRIO DEI MOMENTI

Come punto di rotazione abbiamo scelto l'estremo basso per cui le forze applicate su quel punto ($F_1$ e $F_2$) hanno momento nullo perché sono distanti 0 dal punto di rotazione della scala

$M_{F_1}=F_1\cdot 0=0$

$M_{F_2}=F_2\cdot 0=0$

Quindi per l'equilibrio dei momenti sono presenti solo due forze: il peso della persona $P$ e la reazione vincolare della parete sulla scala $F_3$.

Il peso spinge la scala verso il basso facendola ruotare in senso orario, la forza $F_3$ invece spinge la scala in direzione opposta in una rotazione antioraria. Siccome i due momenti sono opposti prendiamo come positivo il momento antiorario di $F_3$ e come negativo il momento orario del peso

$F_3d-Pd=0$

$F_3d-mgd=0$

Come si può vedere dall'immagine, la distanza tra la forza $F_3$ e il punto di rotazione è $a=3,8m$ mentre la distanza tra il peso e il punto di rotazione è la metà di $b$, questo perché la persona si trova a metà della scala

$F_3a-mg\frac{b}{2}=0$

Da questa equazione ricaviamo la forza $F_3$

$F_3a=mg\frac{b}{2}$

$F_3=mg\frac{b}{2a}=58,5N$

Per poter ricavare le altre incognite dobbiamo utilizzare l'equilibrio delle forze.

 

 

EQUILIBRIO DELLE FORZE

Sulla scala ci sono forze che agiscono verso l'alto o verso il basso ($F_1$ e $P$) e forze che agiscono a sinistra e a destra ($F_2$ e $F_3$), quindi l'equilibrio delle forze va diviso in due parti considerando le forze verso l'alto o il basso come asse Y e le forze a destra o a sinistra come asse X

ASSE X → $F_2-F_3=0$

ASSE Y → $F_1-mg=0$

Il meno va messo perché le forze sono opposte tra loro.

Dall'equilibrio dei momenti abbiamo ricavato la forza $F_3$ quindi possiamo ricavare anche la forza $F_2$ dall'equilibrio sull'asse X

$F_2=F_3=58,5N$

Dall'equilibrio sull'asse Y, invece, possiamo ricavare la forza $F_1$

$F_1=mg=638N$