Questo articolo spiega cosa sono le forze concorrenti e cos’è un sistema di forze concorrenti. Troverai anche esempi di forze concorrenti, le differenze con altri tipi di forze e come calcolare la forza risultante di un sistema di forze concorrenti.
Quali sono le forze concorrenti?
Le forze concorrenti sono due o più forze le cui direzioni si intersecano in un punto. In modo che tutte le forze le cui estensioni si intersecano nello stesso punto formano un sistema di forze concorrenti .
Pertanto, quando due o più forze provenienti da direzioni diverse vengono applicate ad un solido rigido, diciamo che abbiamo un sistema di forze concorrenti. E tutte queste forze possono essere sostituite da un’unica forza risultante (vedremo come farlo di seguito).
Inoltre, quando le forze concorrenti si trovano sullo stesso piano, vengono chiamate forze concorrenti e complanari . Normalmente in fisica si inizia a studiare questo tipo di forze, perché essendo sullo stesso piano sono necessarie solo due componenti per definire le forze.
Esempi di forze concorrenti
Considerando la definizione di forze concorrenti, di seguito sono riportati due esempi di questo tipo di forze per comprenderne appieno il significato.
Esempio 1
Nell’esempio seguente puoi vedere due forze in competizione, poiché le loro linee di azione si intersecano in un punto.
Non è quindi necessario che le forze si tocchino, ma è sufficiente che le loro estensioni si intersechino perché siano concorrenti.
Esempio 2
Ecco un altro esempio di tre forze in competizione. Si tratta di un corpo sospeso al soffitto sul quale vengono applicate tre forze diverse per sostenerlo. Quindi questo è un esempio di forze concorrenti che potresti incontrare nella vita di tutti i giorni.
Ogni corda esercita una forza sul corpo per sostenerlo e le loro direzioni coincidono tutte in un punto, quindi è un sistema di forze in competizione.
Forze concorrenti e non concorrenti
La differenza tra forze concorrenti e non concorrenti è se le loro direzioni coincidono o meno nello stesso punto. Le forze concorrenti hanno direzioni che coincidono in ogni dato momento, mentre le direzioni delle forze non concorrenti non hanno nulla in comune.
Nel piano, le forze non concorrenti sono tutte queste forze parallele, questo è l’unico caso in cui le forze non sono in competizione.
Inoltre, le forze concorrenti si distinguono anche da quelle non concorrenti per il tipo di movimento che possono generare. Le forze concorrenti causano il movimento traslatorio (il corpo si muove in una direzione), ma le forze non concorrenti possono causare il movimento traslatorio e rotatorio (il corpo ruota).
Sistema di forze concorrenti
Tutte le forze che agiscono in un sistema di forze concorrenti possono essere sostituite da un’unica forza, chiamata forza risultante . In questo modo semplifichiamo il sistema di forze e possiamo vedere chiaramente dove si muoverà il corpo quando applicheremo tutte le forze.
Quando abbiamo un sistema di due forze concorrenti , dobbiamo utilizzare il metodo del parallelogramma (o regola del parallelogramma) per calcolare la forza risultante. Questo metodo consiste in:
- Per prima cosa tracciamo una linea all’estremità di una forza parallela all’altra forza.
- Ripetiamo il passaggio precedente con l’altra forza.
- La forza risultante è la diagonale del parallelogramma che va dall’origine comune delle forze al punto di intersezione delle due rette parallele.
Quando abbiamo un sistema con tre o più forze concorrenti, viene utilizzato il metodo del poligono per trovare la forza risultante. I passaggi del metodo del poligono sono:
- Metti ciascuna forza dopo l’altra, in modo che l’origine di una forza coincida con la fine dell’altra forza. L’ordine in cui mettiamo le forze è irrilevante.
- La forza risultante è la forza ottenuta unendo l’inizio della prima forza alla fine dell’ultima forza.
In realtà, trovare la forza risultante di un sistema di forze concorrenti è come sommare tutte le forze.
Esercizio risolto sulle forze concorrenti
Infine, proponiamo un esercizio per completare l’assimilazione della nozione di forze concorrenti. Puoi vedere la soluzione dell’esercizio cliccando sul menu a tendina qui sotto.
- Trova graficamente la forza risultante dal seguente sistema di forze concorrenti:
Per determinare la forza risultante del sistema, è necessario utilizzare il metodo dei poligoni poiché si tratta di un sistema di quattro forze concorrenti. Quindi applicando questo metodo otteniamo la forza che sostituisce tutte le forze (rappresentate in rosso):
