piano inclinato

qual'è la forza minima che serve per mettere in movimento un corpo su piano inclinato avendo un coefficiente d'attrito statico?vorrei sapere con quale equazione si risolve questa tipologia di problema ,perche ne ho un esempio ma mi viene fuori una forza minima negativa


il 05 Settembre 2015, da Elisa Magliocchetti

Michele Ferrari il 07 Settembre 2015 ha risposto:

Ciao Elisa! Inizio a fornirti un po’ di altri link che magari possono esserti utili per capire meglio il problema che stiamo affrontando. Qui c’è una lezione che parla dell’attrito in generale: https://library.weschool.com/lezione/fisica-forza-attrito-statico-dinamico-radente-coefficiente-tipi-contatto-7970.html. Qua invece c’è una lezione dedicata al piano inclinato, sia liscio che scabro: https://library.weschool.com/lezione/piano-inclinato-vettore-angolo-attrito-moto-rettilineo-uniforme-superficie-forza-peso-7972.html. Ecco un altro contenuto in cui vengono svolti alcuni esercizi a riguardo: https://library.weschool.com/lezione/moto-piano-inclinato-fisica-esercizi-svolti-accelerazione-gravita-attrito-velocita-7973.html. In ogni caso il problema che ci proponi va affrontato nel seguente modo. Quando applichiamo una forza a un oggetto posto su una superficie scabra (cioè con attrito) con l’obiettivo di muoverlo lungo la superficie, il corpo in questione subisce una forza che si oppone al suo movimento. Inoltre questa forza “equilibra” perfettamente la forza da noi impressa, fino a quando non viene raggiunta una soglia massima oltre la quale il corpo effettivamente si muove. Come spiegato nei contenuti che ti ho linkato questo limite massimo è dato da questa formula: $$F_{att} = \mu_s \cdot N$$dove $\mu_s$ è il coefficiente di attrito statico e $N$ è il modulo della reazione vincolare. Nel caso del piano inclinato, inoltre, si può verificare che $N = P \cdot \cos \alpha$ dove $\alpha$ è l’angolo del piano inclinato e $P$ è il modulo del peso del corpo: quindi la nostra formula diventa $$F_{att} = \mu_s \cdot P \cdot \cos \alpha$$Appena la componente parallela della forza impressa al corpo sul piano inclinato ha modulo superiore a quello ottenuto dalla formula precedente, siamo sicuri che il corpo si sta muovendo. Ecco quindi la forza minima che stavi cercando! :D Ti invito però a riflettere su un altro problema. Se supponiamo che il corpo sia soggetto $\text{solamente}$ alla sua forza peso, sappiamo che il modulo della componente parallela al piano è $P_\parallel = P \sin \alpha$ e quindi possiamo dire che il corpo si muoverà quando $$P \sin \alpha > \mu_s P \cos \alpha$$La cosa curiosa che accade qui è che si può dividere entrambi i membri per $P$ (che è una quantità sempre positiva) e quindi otteniamo, dopo un po’ di passaggi algebrici, che l’unica condizione per cui il corpo si muova oppure no è legata esclusivamente all’angolo $\alpha$, a patto ovviamente di conoscere $\mu_s$: $$\tan \alpha > \mu_s$$In questo senso direi quindi che - se il corpo non è soggetto a forze diverse dal suo stesso peso - non possiamo parlare di “peso minimo” necessario a muoverlo: dipende tutto da $\alpha$, e basta! Spero sia tutto chiaro, anche per quanto riguarda questa ultima digressione (che mi sembrava giusto fare), ma se non hai capito qualcosa chiedi tranquillamente! Buona giornata :)