Questo articolo spiega cos’è la forza di bilanciamento e come viene calcolata. Inoltre, sarai in grado di esercitarti con esercizi di bilanciamento della forza risolti.
Qual è la forza di bilanciamento?
La forza di bilanciamento è la forza che contrasta l’effetto di tutte le forze in un sistema, cioè la forza di bilanciamento è la forza capace di bilanciare un sistema di forze.
Pertanto, la forza di bilanciamento di un sistema ha la stessa grandezza, direzione e direzione opposta alla forza risultante.
Inoltre, la forza di bilanciamento fa sì che la somma di tutte le forze in un sistema sia zero e, quindi, il sistema è in equilibrio.
Ad esempio, la forza normale è la forza che bilancia la forza peso, perché ne neutralizza l’effetto e consente al corpo di sostenersi al suolo.
Come calcolare la forza di bilanciamento
Per calcolare la forza di bilanciamento su un sistema, è necessario prima trovare la forza risultante sul sistema e poi negare le sue componenti.
Poiché la forza di bilanciamento è opposta alla forza risultante, il processo per ricavare la forza di bilanciamento consiste semplicemente nel determinare la forza risultante e quindi cambiare il segno delle sue coordinate.
Pertanto, per trovare la forza di equilibrio di un sistema, è essenziale sapere come viene calcolata la forza risultante. In caso contrario, dovresti vedere la seguente spiegazione:
Ad esempio, se la forza risultante di un sistema è
, il calcolo della forza di bilanciamento sarà:
Esercizi di bilanciamento della forza risolti
Esercizio 1
Calcolare la forza di bilanciamento delle tre forze seguenti:
Tutte e tre le forze hanno la stessa direzione, quindi la direzione della forza risultante sarà la stessa per queste forze.
In questo esercizio abbiamo due forze con la stessa direzione e direzione, quindi possiamo sommarle direttamente. D’altra parte, abbiamo un’altra forza con la stessa direzione ma direzione diversa, quindi questa forza sottrarrà intensità alla forza risultante.
Inoltre, il valore della somma delle forze nella direzione destra è maggiore del valore della forza nella direzione sinistra, quindi la forza risultante deve avere una direzione verso destra.
Pertanto, poiché la forza di bilanciamento è opposta alla forza risultante, la forza di bilanciamento sarà una forza di valore 5 N con la stessa direzione ma verso sinistra.
Esercizio 2
Determinare la forza di bilanciamento del sistema formato dalle due forze seguenti:
- Forza di 10 N con un’inclinazione rispetto all’asse orizzontale di 45º.
- Forza di 7 N con un’inclinazione rispetto all’asse orizzontale di 60º.
La formulazione del problema ci dice che le forze hanno direzioni diverse, quindi per trovare la forza risultante dobbiamo prima scomporle vettorialmente utilizzando le formule seno e coseno:
E ora aggiungiamo le componenti delle forze che corrispondono allo stesso asse:
La forza risultante è quindi:
Pertanto la forza di bilanciamento sarà:
Esercizio 3
Trovare la forza di equilibrio del seguente sistema di forze:
Per ottenere la forza risultante di tutte le forze vettoriali nel grafico, dobbiamo applicare il metodo dei poligoni:
La forza risultante ha quindi le seguenti componenti:
La forza di bilanciamento sarà quindi questa forza con le stesse componenti ma con segno cambiato:
