Come calcolare il momento di una forza

In statica, i momenti sono gli effetti di una forza che provocano la rotazione. Nel calcolo di equilibrio, bisogna essere in grado di calcolare un momento per ogni forza, sul diagramma del corpo libero. Per determinare un momento di una forza, si utilizzano due calcoli differenti: il calcolo scalare (per due dimensioni), viene impiegato per calcolare il momento dal punto di partenza; è necessario conoscere l'intensità della forza e la distanza perpendicolare tra il punto zero (punto di partenza) alla linea di azione della forza F. Il calcolo vettoriale per due o tre dimensioni, viene eseguito per calcolare il momento di un vettore dal punto zero; è necessario determinare la forza F in forma vettoriale sul piano cartesiano e il vettore di posizione dal punto zero alla linea di azione della forza F. Con il termine "forza", solitamente, si vuole indicare una trazione o una spinta esercitata su un corpo. In Fisica, invece, si intende una grandezza vettoriale, i cui effetti (statico e dinamico) non dipendono solo dall'intensità, ma da ulteriori fattori, come la direzione, il verso ed il punto su cui viene applicata. Ecco come calcolare il momento di una forza.

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• Formula di calcolo

Quando si calcola l'equilibrio, è necessario essere in grado di calcolare un momento per ogni forza sul diagramma del corpo libero. Per determinare il momento di una forza, si utilizza uno dei due diversi calcoli, come si può vedere nel seguente elenco.Il momento di una forza (o torcente) misura la capacità di mettere in rotazione un corpo rispetto ad un punto fisso C. L'enunciato potrà essere reso più comprensibile se prendiamo in considerazione una pratica comune abituale, ovvero l'apertura di una porta. Individuiamo la maniglia come punto di applicazione; i cardini come asse di rotazione; la distanza tra questi e la maniglia, come braccio (b) e la spinta esercitata come forza (F).

Il momento di una forza è una misura della sua tendenza a far ruotare un corpo attorno a un punto o un asse specifico. Questo è diverso dalla tendenza di un corpo a muoversi, o tradurre, nella direzione della forza. Affinché possa svilupparsi un momento, la forza deve agire sul corpo in modo tale che il corpo inizi a torcersi. Ciò si verifica ogni volta che viene applicata una forza in modo che non passi attraverso il centroide del corpo. Un momento è dovuto a una forza che non ha una forza uguale e opposta direttamente lungo la linea d'azione.
Immagina due persone che spingono su una porta dalla maniglia opposta. Se entrambi spingono con una forza uguale, allora c'è uno stato di equilibrio. Se uno di loro improvvisamente saltava indietro dalla porta, la spinta dell'altra persona non avrebbe più alcuna opposizione e la porta si sarebbe spostata. La persona che stava ancora spingendo sulla porta ha creato un momento.Forza e braccio sono due grandezze inversamente proporzionali, quindi all'aumentare dell'una, l'altro diminuisce. Tanto più vicina è la maniglia all'asse di rotazione, tanto maggiore è lo sforzo da fare per aprire la porta, e viceversa. Ne consegue che, il momento di una forza dipende da due fattori: il modulo (o intensità) e la lunghezza del braccio, ovvero la distanza dal punto fisso della retta d'azione.

La formula generale di calcolo è data dal prodotto della forza per il corrispettivo braccio: M= F x b. L'unità di misura nel sistema pratico è KGp x m. Il momento di forza rispetto ad un punto C è un vettore M perpendicolare al piano d'azione di modulo F x b, il cui verso è quello in cui avanza una vite destrorsa che gira nello stesso senso del corpo. Infine, se quest'ultimo si trova in equilibrio, man mano che ruota diminuisce la lunghezza dei bracci, fino ad essere pari a zero. Secondo la legge dell'annullamento del prodotto, infatti, se il risultato dell'operazione è nullo, sicuramente almeno uno dei fattori presi in considerazione è uguale a zero.

• è necessario determinare la forza F in forma vettoriale sul piano cartesiano e il vettore di posizione dal punto zero alla linea di azione della forza F

• https://it.wikibooks.org/wiki/Fisica_per_le_superiori/Momento_di_una_forza_rispetto_a_un_punto
• http://cern.ch/brunog/Momenti%20delle%20forze.pdf
• http://www.cetris.it/manualedemo/4fisica/forza/momento.htm
• http://www.oilproject.org/lezione/momento-della-forza-momento-meccanico-coppia-di-forze-corpo-rigido-fisica-14815.html
• http://spazioinwind.libero.it/equilibrio/momento_di_una_forza.htm
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