Martello e chiodo, "diagramma di corpo libero"

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Martello e chiodo, "diagramma di corpo libero" #33645

avt
sammo3
Punto
Non è un vero esercizio, ma un dubbio che mi è sorto:

volevo idealmente semplificare al massimo un martello che conficca un chiodo in un asse di legno: mettiamo di avere appunto un martello che batte su un chido, appena dopo il contatto avremo un corpo di massa m che si muove con una velocità v. Immaginiamo che questo movimento sia un moto uniformemente ritardato (per semplicità), dunque avrei a seguito del cambiamento di velocità una variazione della quantità di moto. Ma io ho una variazione di una quantità di moto solo se ho una forza (moltiplicata per Δt) che me la fa cambiare. Questa forza, ho pensato, è la forza di attrito delle fibre del legno su chiodo; però è anche vero che la forza di attrito si ha solo se ho una forza uguale e contraria che me lo "genera". Quindi mi pare di avere un assurdo: una variazione della quantità di moto dovuta a una forza di attrito preesistente prima dell'applicazione di una forza.

Mi aiutate a capire l'errore?

Grazie emt
 
 

Re: Martello e chiodo, "diagramma di corpo libero" #33658

avt
Omega
Amministratore
Ciao Sammo3 emt

[Mod] Sposto la discussione in "Viva la Fisica!". [/Mod]
Ringraziano: sammo3

Re: Martello e chiodo, "diagramma di corpo libero" #33704

avt
Luigi76
Le Roi
Mi sembra che tu faccia un po' di confusione.
Intanto non è chiaro se consideri il moto del chiodo DOPO aver ricevuto il colpo di martello.
Durante il colpo, il martello esercita sul chiodo una forza impulsiva che può raggiungere intensità molto elevate ed è questa forza che fa penetrare il chiodo nel legno malgrado la resistenza offerta dalle fibre di quest'ultimo.
Rifletti, spingendo con la massima forza esplicabile, non si riesce a piantare il chiodo nel legno, mentre utilizzando un martello senza grandi sforzi, il chiodo penetra anche in materiali molto duri.
Se vuoi valutare la forza esercitata dal martello sul chiodo, devi calcolare la quantità di moto del martello un attimo prima di colpire la testa del chiodo e la durata dell'intervallo di tempo in cui si arresta.
Hai così la forza media esercitata dal martello sul chiodo:
F = m v/Δt
Questa è la forza che fa penetrare il chiodo.
Gli altri tuoi dubbi non li ho compresi.
Ringraziano: Omega, Pi Greco

Re: Martello e chiodo, "diagramma di corpo libero" #33741

avt
sammo3
Punto
Perché io la vedevo così: ho il martello che cade, appena tocca il chiodo ho una variazione della quantità di moto di entrambe i corpi (chiodo + massa martello) e da quel momento in poi hanno la stessa velocità che viene mano a mano rallentata: ho in pratica un moto uniformemente ritardato dalla forza di attrito. Quindi quella che ottengo non è la forza media data dal martello sul chiodo, ma la forza media data dalla resistenza delle fibre del legno sul chiodo che mi fanno variare la quantità di moto del corpo (martello+chiodo).

Non ho capito in quale altro modo posso vederla.

Grazie per la pazienza emt

Re: Martello e chiodo, "diagramma di corpo libero" #33784

avt
Luigi76
Le Roi
Non è affatto detto che, subito dopo l'urto, martello e chiodo si muovano insieme con la stessa velocità. Dipende dalle masse, non solo quella del martello e del chiodo ma anche quella del blocco di legno in cui vuoi piantare il chiodo.
Questo perché influiscono sulla durata del fenomeno e quindi sulla intensità della forza esercitata dal martello sul chiodo.
L'analisi teorica è abbastanza complicata e non è questa la sede per farla.
Ti suggerisco qualche semplice prova pratica. Se devi piantare un chiodo in una porta è essenziale che la porta sia chiusa e, possibilmente di legno massiccio. Ciò diminuisce il tempo di arresto del martello e, conseguentemente aumenta la forza esercitata dal martello sul chiodo.
Inoltre, in certi casi, il martello può rimbalzare mettendo in evidenza che, subito dopo l'urto, martello e chiodo NON si muovono insieme.
Infine la resistenza offerta dal legno alla penetrazione del chiodo non può essere trattata come un attrito radente: il chiodo deve farsi spazio fra le fibre del legno e il comportamento di quest'ultimo non è facilmente prevedibile. A volte il legno si può spaccare.
Mi spiace, ma non sono in grado di approfondire ulteriormente l'argomento.
Ringraziano: Omega, Pi Greco
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Os