Equilibrio e macchine semplici

Il Principio di Equilibrio e il Baricentro

L'equilibrio di un corpo è lo stato in cui le forze esterne che agiscono su di esso si compensano a vicenda, portando a una risultante delle forze e un momento torcente complessivo pari a zero. Questa condizione di equilibrio statico è oggetto di studio della statica, una sottodisciplina della meccanica classica. Il baricentro, o centro di massa, è il punto in cui si può considerare concentrata tutta la massa di un corpo per l'analisi del suo comportamento sotto l'azione della gravità. La posizione del baricentro è cruciale per determinare l'equilibrio di un corpo: per oggetti simmetrici e omogenei, il baricentro coincide con il centro geometrico. Ad esempio, il baricentro di una sfera omogenea si trova al suo centro geometrico. Quando un oggetto viene lanciato, il baricentro segue una traiettoria parabolica sotto l'influenza della gravità, indipendentemente dalla rotazione o altre forze che agiscono sull'oggetto.

L'Equilibrio degli Oggetti Appoggiati e i Tipi di Equilibrio

Un corpo appoggiato su una superficie è in equilibrio quando la proiezione verticale del suo baricentro cade all'interno della base di appoggio. Questo principio è evidente nell'esempio di una pila di monete: se inclinata, la pila cadrà quando il baricentro si sposta al di fuori della base. Esistono tre tipi fondamentali di equilibrio: stabile, instabile e neutro (o indifferente). Un corpo è in equilibrio stabile quando, se leggermente spostato, tende a ritornare alla posizione iniziale (esempio: una sfera in una conca). In equilibrio instabile, un piccolo spostamento porta il corpo a allontanarsi ulteriormente dalla posizione iniziale (esempio: una sfera su una collina). In equilibrio neutro, il corpo rimane in equilibrio in qualsiasi nuova posizione assunta dopo essere stato spostato (esempio: una sfera su una superficie piana).