Corpo rigido

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Introduzione

Corpo rigido In fisica, modello ideale di corpo esteso, utilizzato per studiare le leggi della meccanica nel caso in cui non sia verosimile l’approssimazione a punto materiale. Un corpo rigido si caratterizza per la sua proprietà di essere rigorosamente indeformabile: una forza che agisca su di esso, quindi, non può produrre alcun tipo di deformazione, ma soltanto un moto di traslazione, di rotazione o di rototraslazione.

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Studio del moto di un corpo rigido

Rispetto al modello di punto materiale, quello di corpo rigido presenta delle complicazioni. Per valutare gli effetti di una forza su un corpo rigido, infatti, non basta conoscerne intensità, direzione e verso, ma bisogna conoscerne anche il punto di applicazione, perché l’effetto della forza cambia a seconda del punto del corpo a cui viene applicata. Ad esempio, se si spinge una matita agendo sul suo punto medio, se ne produce una traslazione in direzione parallela alla forza applicata; se invece si spinge la matita agendo sulla punta, si produce non più una semplice traslazione, ma una rotazione, o una rototraslazione.

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Momento di una forza

Per tenere conto di questa dipendenza dell’effetto di una forza dal suo punto di applicazione, si introduce un’apposita grandezza fisica, detta momento meccanico o momento della forza. Si tratta di una grandezza vettoriale, definita come il prodotto vettoriale tra l’intensità della forza e la distanza del suo punto di applicazione da un punto significativo detto polo, rispetto al quale si sceglie di studiare il moto del corpo; in formule, M = r x F. Da questa grandezza dipende la condizione di equilibrio per il corpo rigido.

2.2

Centro di massa

Per semplificare lo studio del moto di un corpo rigido, inoltre, è utile introdurre il concetto di centro di massa: si tratta di un punto significativo del corpo che, in un moto anche complesso (ad esempio, in una rototraslazione), segue sempre una traiettoria semplice, dovuta alla sola componente traslazionale del moto. Determinando la traiettoria del centro di massa, in altre parole, si studia il comportamento del corpo rigido come se questo fosse un punto materiale dotato di una massa pari a quella dell’intero corpo.