Come risolvere un problema di fisica con carrucole

È ormai risaputo che matematica e fisica sono materie fondamentali, su cui si basano quasi tutti i problemi di vita quotidiana. Un tipico problema di fisica è quello legato alla tensione dei fili e alla presenza di una o più carrucole. Per capire meglio questo concetto, prendete un filo teso a cui è appesa una massa M1. Il filo esercita una tensione T che dipende dalle forze applicate e dalla forza applicata. La tensione applicabile non può superare un valore massimo, oltre il quale il filo si spezzerà. Anche la tensione, come tutte le altre forze che coinvolgono il corpo appeso rientra nel calcolo delle equazioni Newtoniane, e come tale deve essere considerata. Se siete interessati a scoprire come risolvere un problema di fisica con carrucole, continuate a leggere la guida che segue,.

• conoscenze su forza peso e tensione
• seconda legge di newton (principio di casualità classica)
• conoscenze elementari su risoluzione di sistemi di equazioni lineari

Una carrucola non è altro che un perno, attraverso cui scorre il filo. Può essere benissimo considerata come una leva di primo genere, ovvero una leva che è posta tra due forze che possono essere uguali o diverse. La carrucola ha lo scopo di cambiare la direzione della forza. Prendete un perno su cui fare passare un filo. Questo filo, così curvato, sarà soggetto a due tensioni, che potete chiamare T1 e T2 di verso opposto tra di loro, e ad una forza R, intesa come la reazione della carrucola al filo che la attraversa.

In questo contesto considerate un corpo di massa trascurabile, per concentrarvi meglio sull'azione delle tensioni. Studiate il valore delle due tensioni. Queste, per quanto riguarda la forza tangente, devono soddisfare la relazione Ft =mAt =0 (dove At è l'accelerazione tangente); in questo contesto avranno componenti tangenti uguali e opposte. Questo nell'ipotesi che il peso sia in perfetto equilibrio e non potrebbe essere altrimenti visto che state trascurando il valore delle masse.

Per quanto riguarda la forza normale, ovvero la forza di reazione, le componenti di T1 e T2 sommate valgono Fn, ovvero il valore totale della forza normale. Quindi la risultante della somma delle due tensioni sarà uguale al modulo della reazione della forza normale. Questo è l'approccio teorico che va applicato quando si ha davanti un problema del genere. Per quanto riguarda l'approccio pratico disegnate subito il problema che vi trovate ad affrontare e considerate immediatamente i versi delle forze, basandovi anche sull'esperienza personale. Soltanto dopo aver fatto questi ragionamenti potrete iniziare a risolvere il vostro problema!

• La carrucola ha lo scopo di cambiare la direzione della forza.

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