Fisica: il piano inclinato

In questo articolo e in pochi e semplici passi ci occuperemo di un argomento di fisica. Nello specifico affronteremo il tema del piano inclinato. Tutti noi abbiamo studiato il piano inclinato tra i banchi di scuola, e grazie a questa guida rispolvereremo i concetti basilari che ci permetteranno di comprenderlo al meglio. Leggete quindi la guida di seguito per saperne di più.

Prima di tutto bisogna ricordare alcuni concetti basilari: due forze dette componenti (che indicheremo con F1 ed F2) possono essere sommate, ottenendo un'unica forza risultante (che indicheremo con la lettera R). La decomposizione della forza può essere compiuta in una infinità di modi diversi: tantissimi sono, ad esempio, i parallelogrammi che hanno R come diagonale.

Le direzioni delle due forze in cui si vuole decomporre la forza R possono, pertanto, essere scelte arbitrariamente. Facciamo un esempio con un semplicissimo rombo. Dall'estremo R del segmento OR (che rappresenta la forza che vogliamo decomporre) mandiamo le parallele alle due rette x ed y (le direzioni prescelte per le componenti), le intersezioni F1 ed F2 definiscono i segmenti frecciati OF1 e OF2, che rappresentano le forze cercate.

Facciamo un altro esempio, questa volta prettamente pratico. Tre operai devono caricare su un vagone ferroviario un cassettone che ha la massa m = 1000 kg. Il peso della cassa è: P = mg = 1000 x 9,8 newton = 9800 newton. Se lo sforzo massimo di ciascun operaio è di circa 800 newton, i tre operai potranno, al massimo, esercitare una forza di 800 x 3 newton = 2400 newton, che non è sufficiente a sollevare il cassettone. Per caricare il cassettone sul vagone essi dovranno servirsi di un piano inclinato.

Quindi il peso P del cassettone deve essere decomposto in due componenti Px e Py, che siano rispettivamente parallela e perpendicolare alla superficie del piano inclinato. Per spingere il cassettone sul vagone, gli operai dovranno vincere soltanto la componente del peso Px. Basterà, dunque, che Px abbia un'intensità non superiore a 2400 newton.

Vogliamo adesso calcolare quale deve essere la lunghezza l del piano inclinato affinché gli operai riescano facilmente e in maniera naturale a caricare il cassettone sul vagone (che ha un'altezza dal suolo h = 1,2 metri). Essi sono simili e quindi vale la proporzione: Px/P = h/l. Poiché: Px = 2400 newton, P = 9800 newton, h = 1,2 metri, si ha: l = h P/Px = 4,9 metri. Ecco fatto il nostro calcolo mettendo in pratica la formula apposita.