3A 2016/17 Esercizi di applicazione dei principi della dinamica - II Esercizio 1. Per ogni schema delle forze proposto: scomponi eventualmente le forze, applica la 2a Legge di Newton e risolvi ricavando le grandezze richieste T~ . . . . . . . . . = ma Legge di Newton lungo le y: ~ a (a) Se vale m=50 kg e a=2,5 m/s2 , Determina T. m~ g T~ m~ g ~ a Legge di Newton F~V ~ a Legge di Newton F~V FV = 2 . . . . . . . . . = ma ......... = 0 lungo le x: lungo le y: α F~d Se valgono F=10 N, α=30 , m=1,0 kg, µd =0,30 Determina FV , Fd e a. Legge di Newton Tx = 2, 25 · 103 N; Ty = 8, 83 · 103 1, 73 · N] ~ R ~ P N; T = 9, 11 · 103 N] FV = 4,8 N; lungo le x: lungo le y: Fd =1,4 N; a=7,2 Piano inclinato 2 m/s ] . . . . . . . . . = ma ......... = 0 Quesito 6. Un blocco di ghiaccio scivola giù per un piano inclinato di 18◦ . Il coefficiente di attrito dinamico è 0,080. Calcola l’accelerazione del blocco di ghiaccio. 2 [Risp.: 2,3 m/s ] m~ g N; R= 104 60◦ Esercizio 5. Un elicottero della forestale si muove con un’accelerazione orizzontale di 2,50 m/s2 e trasporta un secchio che - se pieno - ha massa di 900 kg. Trascura la resistenza dell’aria. Determina la tensione del cavo che sostiene il secchio (Tx , Ty e T ). [Risp.: ~ a α · 104 L~ ◦ [Risp.: T~ µd = 0, 033] Equilibrio o scomposizione di forze [Risp.: L=3, 46 4,8 N; a=8,7 m/s ] µd = 0, 262] Esercizio 3. Uno slittino di 15 kg si sta muovendo ad una velocità di 8,0 m/s e si ferma in uno spazio di 100 m. Determina l’accelerazione. Traccia lo schema delle forze e scrivi la 2a legge della dinamica. Determina il coefficiente di attrito dinamico tra slittino e superficie. Esercizio 4. L’elicottero in figura (di peso P=3, 00 · 104 N) si muove a velocità ~ costante sottoposto alla spinta di sollevamento L~ e alla resistenza dell’aria R ~ Determina l’intensità di L~ e di R. . . . . . . . . . = ma ......... = 0 F~ m~ g (e) [Risp.: T=] lungo le x: lungo le y: [Risp.: m~ g N; 2 Se valgono F=10 N, α=30◦ , m=1,0 kg Determina FV e a. α FV =179 [Risp.: a=-0,32 m/s ; F~ (c) (d) . . . . . . . . . = ma Se vale m=50 kg e a=2,5 m/s2 , Determina T. ~ a Esercizio 2. Un carrello di 20, 0 kg viene tirato su una superficie orizzontale a velocità costante. La forza applicata allo slittino ha modulo 50, 0 N e la sua direzione forma un angolo di 20, 0◦ con l’orizzontale. Traccia lo schema delle forze e scrivi la 2a legge della dinamica. Determina la forza vincolare. Determina il coefficiente di attrito dinamico tra carrello e superficie. [Risp.: [Risp.: T=] Legge di Newton lungo le y: (b) Forza di attrito Se valgono α=60,0◦ , m=10,0 kg Determina T e poi a. [Risp.: T= 2 113 N; a=5,65 m/s ] Quesito 7. Un blocco di ghiaccio è lanciato su per un piano inclinato di 18◦ . Il coefficiente di attrito dinamico è 0,080. Calcola l’accelerazione del blocco di ghiaccio. 2 [Risp.: -3,8 m/s ] Esercizio 8. Un oggetto viene lanciato su per un piano inclinato di 27◦ con velocità iniziale 3,8 m/s. Il blocco arriva in cima al piano con velocità di 0,40 m/s. Trascura l’attrito. Calcola la lunghezza del piano (ossia lo spazio percorso). [Risp.: 1,6 m] 3A 2016/17 Esercizio 9. Una slitta di 10 kg scivola lungo un pendio inclinato di 15◦ a velocità costante. Traccia lo schema delle forze e applica la 2a legge di Newton. Determina la Fv e la Fd . Quanto vale il coefficiente di attrito µd ? Esercizio 15. Un’auto percorre con moto circolare uniforme una curva con raggio di curvatura di 40 m. Il coefficiente di attrito tra pneumatici e strada è 0,60. Qual è la massima velocità che può tenere l’auto senza sbandare? [Risp.: 15 m/s] [Risp.: ] Esercizio 10. Non era necessario sapere la massa per trovare il coefficiente di attrito nell’esercizio precedente. (Per trovare i valori di Fv e Fd invece si...) sin(α) Verifica che usando le equazioni di Newton e le formule delle forze puoi ricavare µd = . cos(α) Blocchi collegati A Esercizio 11. Due blocchi sono collegati come in figura. Le superfici sono lisce e le masse dei blocchi sono mA = 0, 790 kg e mB = 125 g. Determina l’accelerazione del sistema; la tensione T della fune; il tempo t impiegato dal blocco B per giungere al suolo e la velocità finale; [Risp.: a = 1, 34 2 m/s ; T = 1, 06 N; B 2, 00 m t = 1, 73 s; v = 2, 32 m/s] A Esercizio 12. Considera la situazione in figura: il piano di appoggio di A è ruvido con coefficiente di attrito µd = 0, 070. Le masse valgono mA = 1, 00 kg, mB =250 g. Determina il modulo della forza di attrito su A. Determina l’accelerazione del sistema. [Risp.: Fd = 0, 687 Esercizio 13. Un corpo A è appoggiato su un piano liscio ed è collegato mediante una fune a un corpo B appoggiato su una rampa inclinata di un angolo α = 25, 0◦ (vedi figura). Se le masse sono mA = 0, 900 kg e mB = 0, 500 kg, Traccia lo schema delle forze. Determina l’accelerazione del sistema. Determina la tensione della fune. B N; a = 1, 41 2 m/s ] A B α 2 [Risp.: a=1,48 m/s ; T=1,33 N ] Dinamica del moto circolare uniforme Quesito 14. Un corpo di massa 10 kg si muove di moto circolare uniforme con un periodo di 0,50 s su una circonferenza di raggio 1,0 m. Calcola la forza centripeta agente sul corpo. [Risp.: 1,6 kN] Esercizio 16. Una moneta è su un piatto di un giradischi che ha una frequenza di 78 giri/min. La moneta resta sul piatto se si trova ad una distanza di 8,0 cm dal centro. Qual è la velocità a cui sta ruotando? Calcola il coefficiente di attrito tra moneta e disco.