Meccanica
Apparecchio per la dimostrazione delle forze parallele
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
Apparecchio per la dimostrazione delle forze parallele
Apparecchio per la dimostrazione delle forze parallele
1818Nº //
1838Nº //
P.A.Nº //
187024
1925a23
Completo M
Integro
Funzionante D
Dimensioni
MATERIALI: ottone, legno, spago
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: 1868 - 1874
Nel Museo A. M. Traversi - Vetrina C
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
Fonti
 

La statica si fonda su due equazioni vettoriali, dette equazioni cardinali della statica. Questo strumento ha il compito di mettere direttamente in pratica tali equazioni nella loro particolarizzazione ad un caso bidimensionale (o piano) e in presenza di forze che sollecitano la sbarretta d'ottone che condividono la stessa direzione (quella perpendicolare al suolo).

Da un punto di vista tecnico, un insieme di forze che condividono tutte la stessa direzione (cioè che appartengono ad un fascio di rette tutte parallele tra loro) prende il nome di sistema di forze parallele, da cui il nome dato allo strumento. Tuttavia il suo scopo è consentire lo studio, dal punto di vista pratico e seppur in modo semplificato, delle equazioni cardinali della statica.

Lo strumento presenta una base lignea che sorregge un telaio anch'esso in legno. Al telaio sono fissate due carrucole con lo scopo di sostenere un'asta d'ottone (munita di 13 fori equispaziati sul lato inferiore per la sospensione dei pesi aggiuntivi) e di permetterne la traslazione verticale e la rotazione. Per l'equilibrio in assenza di ulteriori forze esterne (i pesi aggiuntivi appunto), all'altra estremità della fune di rimando di ciascuna carrucola è fissato un cilindro cavo d'ottone, con la funzione di contrappeso, la cui forma richiama quella dei secchi per attingere l'acqua dai pozzi. Si tratta quindi di un tocco artistico dell'artigiano costruttore per migliorare l'effetto estetico dell'apparato. All'interno di ciascun contrappeso sono presenti delle piccole palline di piombo. Variando il loro numero in ogni cestello, si ottiene il perfetto equilibrio dell'asta d'ottone, operazione questa indispensabile per poter utilizzare lo strumento. Al gancio d'ottone saldato sotto la base di ciascun cestello possono essere invece agganciate un certo numero di masse al fine di studiare le equazioni cardinali della statica.

Per aggiungere masse si può certamente procedere per via matematica, tuttavia lo strumento veniva con tutta probabilità utilizzato secondo una via empirica per tentativi successivi. In questo modo le esperienze erano didatticamente più efficaci. In ogni caso si deve fare in modo che la somma (vettoriale) dei pesi associati alle masse aggiunte sia nullo (il che blocca la traslazione verticale dell'asta) e che il momento risultante di tali masse rispetto ad un qualsiasi polo (il centro dell'asta o uno dei due punti di sospensione) sia nullo, il che si traduce in assenza di rotazioni dell'asta.

Per avere una verifica empirica immediata si sospende ad esempio a ciascun contrappeso una massa di 250 g e al centro dell'asta una massa di 500 g. L'equilibrio del sistema dimostra che in questa configurazione sono verificate le equazioni cardinali della statica (si pensi infatti all'asta come ad una leva con il fulcro in corrispondenza dell'asse di simmetria). Le cose non cambiano se si divide la massa di 500 g in due masse uguali da 250 g (il peso di sinistra è somma di una massa da 200 g con una da 50 g) e le si sospende sull'asta a distanze uguali dal suo centro. In caso contrario, non essendo soddisfatta la seconda equazione cardinale della statica, l'asta subisce una rotazione. Tuttavia collocando ad esempio una massa da 50 g in corrispondenza dell'estremità destra dell'asta d'ottone e un peso composto di massa totale pari a 450 g una posizione verso sinistra rispetto al centro, l'equilibrio si ristabilisce.