9.1. Forza, momento di una forza, azioni distribuite#
9.1.1. Forza concentrata#
Una forza (concentrata) è una quantità vettoriale di dimensioni fisiche,
che può essere misurata con un sensore di forza a 3 assi (o un dinamometro). Oltre alle informazioni tipiche di una quantità vettoriale - intensità, direzione e verso - contenute nel vettore forza \(\vec{F}\), è spesso necessario conoscere il punto - o meglio la retta di applicazione - della forza.
9.1.2. Momento di una forza concentrata#
Il momento di una forza \(\vec{F}\) applicata nel punto \(P\), o con retta di applicazione passante per \(P\), rispetto al punto \(H\) viene definito come il prodotto vettoriale,
9.1.3. Sistema di forze, risultante delle azioni e carichi equivalenti#
Dato un sistema di \(N\) forze \(\left\{ \vec{F}_n \right\}_{n=1:N}\), applicate nei punti \(P_n\), si definiscono:
- risultante del sistema di forze: la somma delle forze, \[\vec{R} = \sum_{n=1}^{N} \vec{F}_n \ ,\]
- risultante dei momenti rispetto a un punto \(H\): la somma dei momenti \[\vec{M}_H = \sum_{n=1}^{N} (P_n - H) \times \vec{F}_n \ ,\]
- un carico equivalente: un sistema di forze che ha la stessa risultante di forze e momenti; per un sistema di forze, è possibile definire un carico equivalente formato da una sola forza, la risultante delle forze \(\vec{R}\) applicata nel punto \(Q\) ricavato dall’equivalenza ai momenti \[\begin{split}\begin{aligned} \vec{R} & = \sum_{n=1}^{N} \vec{F}_n \\ (Q - H) \times \vec{R} & = \sum_{n=1}^{N} (P_n - H) \times \vec{F}_n \\ \end{aligned}\end{split}\]
9.1.4. Coppia di forze#
Una coppia di forze è un carico equivalente a due forze di uguale intensità e verso opposto, \(\vec{F}_2 = - \vec{F}_1\), applicate in due punti \(P_1\), \(P_2\) non allineati lungo la retta di applicazione delle forze per avere effetti non nulli.
La risultante delle forze è nulla,
mentre la risultante dei momenti non dipende dal polo dei momenti,
9.1.5. Campo di forze#
Un campo di forze è una funzione a valori vettoriali dello spazio, che ha come variabile indipendente il punto \(P\) nello spazio e valore - o variabile dipendente - il vettore forza \(\vec{F}(P)\) percepito da un sistema se posizionato in quel punto,
A volte il campo di forze viene definito per unità di una grandezza fisica dei sistemi fisici sui quali la forza può agire. Ad esempio
- il campo di forza gravitazionale, può essere definito tramite il campo gravitazionale, \(\vec{g}(P)\) che ha le dimensioni fisica di forza su massa, o accelerazione; noto il campo gravitazionale in \(P\) e la massa \(m\) di un sistema che si trova in \(P\), la forza di gravità agente sul sistema è \[\vec{F}(P) = m \vec{g}(P)\]
- campo di forza elettrica può essere definito tramite il campo elettrico, \(\vec{e}(P)\) che ha le dimensioni fisica di forza su carica elettrica; noto il campo elettrico in \(P\) e la carica elettrica \(q\) di un sistema che si trova in \(P\), la forza di elettrica agente sul sistema è \[\vec{F}(P) = q \vec{e}(P)\]
Altre volte il campo di forze può rappresentare l’effetto di un elemento meccanico su altri sistemi ai quali è connesso. Ad esempio, gli effetti di una molla elastica di massa trascurabile con un’estremità connessa a terra in \(P_0\) su un corpo posto in \(P\) possono essere rappresentati da un campo di forze elastico
9.1.6. Azioni distribuite#
todo