Concetto di Forza

               

Le forze sono le cause che cambiano lo stato di quiete o di moto dei corpi.

Gli elementi che determinano una forza sono:

a) il punto di applicazione
b) la direzione
c) il verso
d) l'intensità

Equilibrio di forze

               

Se due o più forze sono applicate allo stesso corpo esse diventano un sistema di forze.
Se ad un corpo fermo si applica un sistema di forze tali da non cambiare il suo stato di quiete si dice, si dice che le forze sono in equilibrio.
Il caso più semplice di equilibrio è quello di due forze con uguale intensità e direzione ma di verso contrario:

Risultante

               

Se un carrello viene spinto da due persone che sviluppano rispettivamente 100N e 120N, il mezzo è come se fosse spinto da una forza di 100+120=220N che viene chiamata risultante delle due forze.
Definizione:la risultante di un sistema di forze è quell'unica forza che produce lo stesso effetto di tutte le forze applicate insieme, dette componenti.
Si chiama equilibrante di un sistema di forze la forza uguale ed opposta alla risultante.

Composizione di forze

           

Forze coincidenti o collineari

Sono quelle forze che agiscono lungo una stessa direzione.
a) Sono concordi se hanno tutte lo stesso verso.
La loro risultante è una forza che ha la stessa direzione e lo stesso verso delle componenti e, per intensità, la somma aritmetica delle loro intensità.



b) Sono discordi se hanno versi contrari.



La loro risultante ha la stessa direzione, il verso delle forze maggiori e l'intensità uguale alla somma algebrica (tenendo conto del segno) delle componenti.

Composizione di due forze concorrenti

Sono forze che hanno lo stesso punto di applicazione ma direzioni diverse.

La loro risultante si trova con la regola del parallelogramma:
La risultante di due forze concorrenti è data dalla diagonale del parallelogramma che ha per lati le forze componenti. Sono considerate concorrenti anche due forze che pur avendo punti di applicazione diversi hanno le loro direzioni che convergono in uno stesso punto. Per trovare la risultante si disegnano a parte i due vettori F1 ed F2 e si calcola la risultante col metodo del parallelogramma:

La linea di azione della risultante passerà per il punto di incontro delle direzioni delle due componenti, il suo punto di applicazione O si trova sulla linea congiungente i punti di applicazione delle due componenti.
La risultante è la somma dei due vettori componenti; essa può anche essere ottenuta applicando le due forze l'una al termine dell'altra, mantenendone invariati verso e direzione (metodo punta-coda) come indicato:

Nota: se due forze concorrenti formano fra loro un angolo di 90° cioè, se sono perpendicolari, la loro risultante è l'ipotenusa di un triangolo rettangolo e quindi si può trovare col teorema di Pitagora.

Per calcolo della risultante di più forze concorrenti si applica questo metodo in successione, oppure si usa il metodo del poligono delle forze:

Si traccia la spezzata costituita dalle componenti applicate consecutivamente e si traccia la risultante che va dal punto di applicazione della prima forza al punto finale dell'ultima forza.

Teorema di Carnot

Può essere usato per il calcolo di due forze concorrenti, conoscendo la loro intensità e l'angolo α formato fra loro.

ricordando che:

Composizione di forze parallele con lo stesso verso (cospiranti)

Se ad un corpo sono applicate forze parallele e cospiranti, la risultante, vale la somma delle due forze, la sua linea di azione sarà compresa fra le linee di azione delle due componenti, ottenendola col seguente metodo: si scambia la posizione delle forze invertendo il senso di una delle due, si traccia la congiungente fra i terminali di queste due nuove forze; il punto di applicazione delle risultante sarà l'intersezione fra questa retta congiungente e la retta AB congiungente i punti di applicazione delle due componenti originarie.

per questo sistema vale la relazione:   
La risultante di due forze cospiranti parallele è uguale alla somma delle intensità delle componenti, ha la loro direzione ed il loro verso e si trova fra esse a distanza inversamente proporzionale alle loro intensità.

Composizione di forze parallele di verso contrario

La risultante di due forze parallele di verso contrario vale la differenza delle loro intensità, ha verso della forza maggiore e si trova dalla sua parte, in un punto distante dai punti di applicazione delle componenti in modo inversamente proporzionale alle loro distanze.

vale anche in questo caso la regola: