Definizione delle forze

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Tenacità o resilienza

Forze e proprietà meccaniche (riepilogo per le scuole medie)

Lo stato di quiete o di moto di un corpo è modificato da una forza. Una forza può differire da un’altra per quattro caratteri: il punto di applicazione, in cui essa agisce; la direzione, retta lungo la quale essa si orienta; il verso, che è indicato da un apice di freccia; l’intensità, che dà il valore della forza ed è misurata da un dinamometro, costituito da una molla graduata, contenuta in un cilindro. Due forze si dicono, quindi uguali se producono gli stessi allungamenti di molla.

Le proprietà meccaniche dei materiali sono definite dalla resistenza alla deformazione e alla rottura con sollecitazioni o forze di prova, come negli esempi delle figure sottostanti:

la trazione è una forza, applicata su un materiale, che ha la stessa direzione e verso opposto;

la compressione ha la stessa direzione e il verso diretto verso il centro;

la flessione è l’azione di curvatura di una forza su un materiale, diretta perpendicolarmente, dall’alto in basso. Cessata l’azione della forza, il materiale, secondo le sue proprietà elastiche, può riprendere la sua forma iniziale, oppure può spaccarsi, se la deformazione è massima. Come da figura, nella parte concava agisce una forza di compressione, che accorcia le fibre del materiale e nella parte convessa una forza di trazione, che le allunga. Il tratteggio centrale indica uno strato ideale, in cui non agisce nessuna forza, detto asse neutro;

la torsione è una forza di rotazione, che si esercita intorno all’asse di un materiale, applicando una coppia di forze torcenti con momento M intorno ad esso;

la durezza è la resistenza di un materiale alla scalfittura.

Si determina dall’areadell’impronta, impressa da uno strumento adatto, dalla punta durissima;

la fragilità è la tendenza di alcuni materiali a rompersi, passando bruscamente dal limite di elasticità a quello di rottura, come il vetro, il diamante ecc;

la tenacità o resilienza è definita dalla resistenza all’urto con un passaggio graduale dal limite di elasticità a quello di rottura, come per l’acciaio, per es. Questa proprietà si esegue con un pendolo a impatto, il cui braccio, lasciato libero a una certa altezza (h₁) va a colpire un provino dalla parte opposta a un intaglio, in esso praticato. Dopo la sua rottura, il braccio non ritorna all’altezza di partenza, ma a un'altra, inferiore (h₂), avendo perso una parte della sua energia. La resilienza di un materiale è determinata dal rapporto tra il lavoro (prodotto della forza per lo spostamento), necessario per rompere il provino e la sua sezione, con la seguente formula, in cui P rappresenta il peso del pendolo, h₁ e h₂, le altezze suddette e S la sezione del provino:

Pendolo