STEP #13: Il Corpo Rigido

In fisica, il CORPO RIGIDO è un sistema di punti le cui distanze tra tutte le possibili coppie di punti non possono variare, sono cioè fisse.

 

Si tratta di un modello ideale poiche nella realtà i corpi subiscono sempre deformazioni e inoltre hanno un certo grado di elasticità, ossia la capacità di recuperare la forma originiaria qualndo la sollecitazione sterna è terminata.

L'approssimazione è buona per corpi formati di materiali quali accaio, alluminio, vetro, certe materie plastiche, mentre sono meno buone nel caso di piombo o gomma. Da un punto di vista microscopico le forze che garantiscono  rigidità dei solidi sono essenzialmente forze elettriche tra i costituenti (atomi o molecole).

In un corpo rigido è possibile individuare un moto d'assieme, cioè uno spostamento globale; questo moto tuttavia non può rappresentare tutta la dinamica del moto del corpo, ovvero non può essere trattato come un punto materiale. I moti del corpo rigido possono essere composti a partire da quelli elementari del centro di massa nel sistema di riferimento del laboratorio (moti di traslazione) e da quelli dei punti del corpo nel sistema del centro di massa. Poiché la distanza di tutti i punti del sistema rigido dal centro di massa non cambia, questi moti sono circolari (moti di rotazione).

 

Il moto complessivo del corpo è determinato dall’azione delle forze esterne, caratterizzate da una risultante F e da un momento risultante M. Inoltre la variazione di energia cinetica è determinata dal lavoro delle sole forze esterne perché, essendo le mutue distanze tra i punti costanti, le forze interne non compiono lavoro.

Un corpo rigido si può schematizzare come sistema di punti materiali. Per fare questo però bisogna pensare che un corpo esteso reale appare avere una struttura continua rispetto qualsiasi suddivisione macroscopica; d'altra parte supponiamo che è costituito da atomi o molecole. Il singolo punto materiale va pensato come un volume dV contenente una massa dm. Questa suddivisione concettuale permette la sostituzione di sommatorie con integrali e riesce a tener conto di come la massa è distribuita all'interno del corpo poiché la densità di un corpo è data da:  p=dm/dV