Il momento di una forza

Il momento di una forza

Il momento di una forza è una grandezza fisica vettoriale che causa la rotazione di un corpo rigido, inteso come un modello di un corpo reale, uno schema che semplifica lo studio di questo corpo, di come si muove e come ruota.

Una grandezza fisica vettoriale è diversa dalle grandezze definite scalari come la lunghezza e il peso, che hanno bisogno soltanto di un valore numerico e di un’appropriata unità di misura per essere espresse. Per indicare questo tipo di grandezza ci si serve di vettori, frecce orientate verso la direzione di quella forza. o spostamento. e la cui dimensione è proporzionale al valore reale di tale grandezza, chiamata modulo.

Il momento si verifica quando una forza viene applicata su un corpo in modo tale da farlo ruotare. Ad esempio, quando apriamo una porta applichiamo un forza che la fa ruotare intorno al punto in cui è vincolata alla parete. La distanza tra il vincolo e la retta immaginaria dove passa la forza esercitata sul punto in cui apriamo o chiudiamo la porta viene definito braccio.

Ricordiamo che un vettore è costituito da una direzione e un verso. La direzione è la retta dove poggia il vettore mentre il verso indica dove finisce l’effetto di tale grandezza, il verso dello spostamento. Quando si effettua una rotazione, la direzione del vettore forza viene chiamato anche retta di azione.

Calcolo del momento di una forza

Nell’immagine sotto si vede l’esempio dell’apertura di una porta. La forza esercitata sul pomello, dove si trova il suo punto di applicazione, genera la rotazione della porta attorno al punto in cui è vincolata ed è lì che si trova il suo asse di rotazione. Il braccio della forza, in questo caso è la distanza tra il vincolo e il punto del pomello dove noi spingiamo la porta dato che è perpendicolare alla forza esercitata.

momento forza apertura di una  porta

Nel caso noi apriamo la porta essendo in una posizione laterale al pomello e non di fronte, bisogna tracciare la retta d’azione e poi disegnare e calcolare la lunghezza della perpendicolare che dal vincolo della porta passa per quella retta. Nell’immagine sotto si può vedere un esempio dove il braccio della forza è rappresentato dal segmento AB.

braccio di una forza, esempio

Il momento di una forza dipende quindi dal modulo della forza stessa, dal suo verso, come anche dalla distanza tra il punto di rotazione e la direzione del vettore forza. Si può così dedurre la formula per calcolare il modulo del momento della forza che è uguale al prodotto tra il modulo della forza stessa e il suo braccio:

  • M = F ∙ b

Per quanto riguarda il suo verso, si segue la regola della mano destra dove il punto di applicazione della forza si trova sul nostro pollice. Il momento andrà verso l’alto o verso il basso a seconda di come dobbiamo orientare la nostra mano. Si può pensare anche a quando si avvita o si svita un bullone: nel primo caso la forza viene applicata verso il basso e la rotazione avviene in senso orario mentre nel secondo caso la forza viene applicata verso l’alto e la rotazione avviene in senso antiorario.