I vincoli

Raramente capita che un oggetto è totalmente libero di muoversi nell'ambiente circostante, più spesso può compiere alcuni movimenti e altri no, poiché proibiti. Per comprendere chiaramente la questione si possono fare dei semplici esempi.

1. se poggiamo un libro sul tavolo esso non sprofonda, ma rimane in equilibrio sul tavolo.
2. se appendiamo un quadro ad una parete esso non cade, ma resta appeso alla parete in equilibrio.
3. Infine se consideriamo un oggetto appeso al soffitto, come un lampadario, anch’esso non cade, ma resta fermo in equilibrio.

Esaminando questi esempi possiamo capire che il loro comportamento è dovuto alla presenza di vincoli.

Un vincolo è un oggetto che limita le possibilità di movimento di un corpo solido, cioè impedisce a un corpo di compiere alcuni movimenti.

Quindi sia il libro, sia il quadro e sia il lampadario sono vincolati da altri oggetti rispettivamente il tavolo, il muro, il gancio che regge il lampadario che limitano la libertà di movimento dei vari oggetti.

Chiaramente se un corpo è in equilibrio deve valere la relazione fondamentale   = 0  e dato che ogni corpo sulla Terra è soggetto alla forza peso, i vincoli devono a loro volta esercitare delle forze sul corpo per annullare la sua forza peso. Queste forze, di contatto, sono dette reazioni vincolari e si indicano con  o con . Ogni vincolo esercita una reazione vincolare, tale forza viene applicata sulla superficie del vincolo stesso. Nel caso degli esempi abbiamo la situazione seguente:

Quindi nella somma di tutte le forze applicate ad un punto materiale vanno considerate anche le reazioni vincolari. Naturalmente ogni reazione vincolare non ha un valore ben definito, ma dipende. Un vincolo adatta la propria reazione alla forza attiva che agisce su di esso. Nei nostri esempi la forza attiva era la forza peso.

Ogni vincolo non può resistere a qualunque forza attiva, oltre una certa soglia il vincolo si rompe, se il quadro è troppo pesante il chiodo cede.