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Possiamo definire una macchina un qualsiasi dispositivo che rende il lavoro più facile o aumenta la velocità alla quale viene fatto.

A cosa servono le macchine:

• Ci aiutano a fare le cose più velocemente
• Ci consentono di compiere un lavoro con meno sforzo
• Possono fare un lavoro molto meglio (estrarre il tappo da una bottiglia, ecc.)
• Fanno cose che non saremmo comunque in grado di fare (volare, ecc.)

Le macchine e le forze

Tutte le macchine, dalla più semplice alla più complessa, esercitano o modificano delle forze (spingere, tirare, ecc.).

Le macchine possono modificare il valore o la direzione di una forza.

Che cos’è una forza?

Non possiamo vedere una forza, ma possiamo sentire o vederne gli effetti (la forza del vento, ecc.)

Per saperne di più sulle forze dobbiamo imparare qualcosa sulla meccanica.

La meccanica è quella parte della fisica che si occupa dell’equilibrio e del moto dei corpi, in relazione alle cause che li producono o li determinano.

Possiamo quindi far risalire l’inizio della meccanica con l’invenzione della leva e della ruota.

La meccanica è composta da tre parti:

• Statica (studia l’equilibrio dei corpi, si occupa delle forze, dei baricentri, delle leve, delle travi, ecc.)
• Cinematica (studia il moto dei corpi)
• Dinamica (Studia la relazione tra le forze e il movimento prodotto. Si occupa degli effetti di una forza, dell’inerzia, del lavoro, della potenza).

La progettazione di una qualunque macchina o struttura non può però fare a meno di studiare il comportamento dei materiali con cui verrano costruite (resistenza dei materiali e le principali sollecitazioni: trazione, compressione, flessione, torsione, taglio).

Le forze

Definiamo forze tutte le cause fisiche capaci di modificare lo stato di quiete o di moto di un corpo, oppure di fermarlo.

L’unità di misura della forza è il Newton (N)

• Forza di gravità, con cui la terra attrae i corpi verso il proprio centro
• Attrito, ostacola lo scorrimento di un oggetto
• Deformazione elastica (molla)
• Deformazione plastica (piegamento di un fil di ferro)

Ogni corpo è costituito da molecole, unite tra di loro da legami più o meno forti, quando esercitiamo su un oggetto una forza capace di spezzare questi legami, l’oggetto si rompe.

Il baricentro e l’equilibrio dei corpi (IMG)

Per comprendere che cosa sia l’equilibrio, è necessario risalire al concetto di baricentro.

Il baricentro, o centro di gravità, è il centro di un sistema di forze. Infatti ciascun oggetto si comporta come se tutto il suo peso fosse concentrato in questo punto (G).

• Corpo qualsiasi
• Corpi appoggiati

• • • Stabile (parallelepipedo)
    • Instabile (piramide rovesciata)
    • Indifferente (cilindro)

• Corpi sospesi

• • Stabile (un quadro)
  • Instabile
  • Indifferente (ruota)