di Silvia Pugliese Jona
LEV2 - Equilibrio indifferente di un righello carico
Questo esperimento è un’estensione dell’esperimento RIG1 a cui si consiglia di riferirsi.
Scopo: Se un righello imperniato nel baricentro a cui sono appesi dei corpi pesanti è in equilibrio in posizione orizzontale, lo sarà anche in qualsiasi posizione inclinata.
Materiali:
- Righello di legno o di metallo, omogeneo, munito di ganci equidistanti e con un foro circolare in corrispondenza del suo baricentro.
- Sostegno costituito da un treppiede (o piattaforma) pesante, un’asta verticale e un perno orizzontale fissato all’asta, di diametro adeguato al foro circolare centrale del righello che deve poter ruotare con pochissimo attrito.
- Masse tarate con doppio gancio da 5, 10 e 20 grammi.
Procedimento:
- Si impernia il righello nel suo foro centrale e si cerca una situazione di equilibrio appendendo le masse tarate opportunamente a destra e a sinistra del perno.
- Si sposta il righello con la mano inclinandolo verso destra o verso sinistra e si controlla se, quando è lasciato libero, rimane fermo (nel qual caso si è trovata una nuova posizione di equilibrio) o tende a muoversi (nel qual caso la nuova posizione non è di equilibrio).
- Si ripete il procedimento partendo da situazioni di equilibrio ottenute disponendo diversamente le masse aggiuntive.
Conclusioni:
Se il righello è in equilibrio quando è orizzontale, lo è anche in ogni posizione inclinata.
Questo avviene perché, nonostante cambino i bracci (cioè le distanze dal fulcro delle rette d'azione delle forze), per la geometria del sistema i prodotti delle forze per i rispettivi bracci (cioè i momenti) si mantengono uguali tra loro.
Estensione:
Qual è la differenza tra LEV2 e RIG2?
In LEV2 il righello è soggetto a quattro forze: il suo peso, il cui effetto rotatorio è nullo perché essendo imperniato nel proprio baricentro il braccio è nullo, il carico a destra, il carico a sinistra e la reazione verticale verso l’alto esercitata dal perno. L’equilibrio del righello è indifferente. In RIG2 il perno sta sopra il baricentro. L’equilibrio stabile a righello inclinato è ancora possibile con l’intervento di una quinta forza (o spostando uno dei carichi).