VERIFICA DI FISICA N°5

VERIFICA DI FISICA N°5 - SOLUZIONI
EQUILIBRIO DEL CORPO RIGIDO E PIANO INCLINATO
CLASSI
I^ L – I^D – I^F
Esercizio1
Con un paranco viene sollevato un carico di 1,2∙103N Se l’operatore esercita una forza di 3∙102N, da quante
carrucole mobili è composto il paranco?Prova a disegnare il paranco in questione
Soluzione
Calcolo il vantaggio: v=R/P = 1,2∙103N / 3∙102N = 4
v = 2*n
con n= numero di carrucole mobili → n=v/2 = 4/2 = 2
Il paranco è composto da 2 carrucole mobili
Esercizio 2
Su una carriola di massa 25 kg sono posti 50 kg di cemento. Si suppone che tutto il peso (sia della carriola che del
cemento) sia concentrato a 50 cm dal centro della ruota e che i manici della carriola distino 1,5 m dal centro
della ruota. Schematizza la situazione con un disegno.
• Calcola la forza necessaria per alzare la carriola ed esprimila nelle unità del SI.
• Qual è il guadagno della macchina?
• Quanto cemento si riesce a trasportare se la forza massima che si può esercitare è di 500 N?
Soluzione
Schematizzo la situazione con un disegno
FP = m*g = (25+50) kg * 9,81 N/kg = 740N
bP = 50 cm = 0,50 m
Affinchè sia verificato l’equilibrio alla rotazione bisogna imporre che la somma vettoriale dei momenti delle forze
agenti sia uguale a zero ovvero che i momenti orari siano uguali ai momenti antiorari
a) MO = MA →
F*bF = FP *bP → F = (FP *bP ) / bF = (740 N * 1,5 m) / 0,50 m = 250 N
b) v= FP / F = 740 N / 250N ~ 3,0
c) Se il vantaggio è 3 ciò significa che con una forza massima di 500N posso sollevare un carico 3 volte maggiore
ovvero pari a 500 N*3 = 1500 N
La massa in kg corrispondente a questo carico è m= FP / g = 1500N/( 9,81 N/kg) = 150kg
Sottraendo la massa della carriola trovo i kg di cemento che si possono trasportare
m cemento = 150 kg – 25 kg = 125 kg
Esercizio 3
Un leone marino di 500 kg si trova su uno scivolo scabro inclinato di 23° rispetto all’orizzontale. Supponendo che
il leone marino si trovi in equilibrio sullo scivolo calcola il valore della forza di attrito e il coefficiente di attrito
statico
Soluzione
Schematizzo la situazione con un disegno indicando tutte le forze agenti
Affinché l’oggetto sia in equilibrio lungo il paino inclinato tutte le forze devono essere equilibrate quindi:
RV = F┴
e
FA = F//
Per risolvere l’esercizio calcolo quindi le componenti della forza peso lungo il piano inclinato
FA = F// = FP *sin α = m*g* sin 23° = 500 kg * 9,81 N/kg * 0,391 =1920 N
RV = F┴ = FP *cos α = m*g* cos 23° = 500 kg * 9,81 N/kg * 0,921 = 4520 N
Il coefficiente di attrito si ricava invertendo la formula della forza di attrito:
FA =μ* F┴ → μ = FA / F┴ = 1920 N / 4520 N = 0,425
Esercizio 4
L’asta rappresentata in figura è incernierata in O Calcolare il momento della forza rispetto al punto O
Soluzione
Per risolvere l’esercizio disegno il braccio della forza in figura
Calcolo il braccio b1 della forza e poi il suo momento
b1 = L *sin 45° = 1,00 m * 0,707 = 0,707 m
M1 = F1 * b1 = 40 N * 0,707 m = 28 N*m
TEST A SCELTA MULTIPLA (motivare la risposta)
1 Una coppia di forze è formata da due forze di intensità 20 N. Le rette di applicazione delle forze distano 30 cm.
Quale delle seguenti coppie può equilibrarla?
A due forze di intensità 30 N e braccio della coppia uguale a 10 cm
B due forze di intensità 30 N e braccio della coppia uguale a 20 cm
C due forze di intensità 15 N e braccio della coppia uguale a 20 cm
D una qualunque coppia che abbia momento uguale a 60 N ⋅ m
La risposta corretta è la B perché le due coppie hanno lo stesso momento. Infatti
20N*30 cm = 30 N * 20cm = 600 N*cm
2
A
B
C
D
Dove è situato il fulcro del remo di una barca?
nel punto d’appoggio sullo scafo della barca
nel punto in cui si immerge nell’acqua
nel punto in cui viene impugnato
nel punto di mezzo
Le risposte considerate accettabili potevano essere la A o la B a seconda del tipo di ragionamento che si seguiva:
Se si ragiona considerando come riferimento l’acqua allora il fulcro è nel punto in cui si immerge in acqua Se si ragiona
considerando come riferimento la barca allora il fulcro può essere considerato lo scalmo
3 In una leva una forza resistente di 600 N è applicata a una distanza di 30 cm dal fulcro. Se la forza motrice vale 400
N,quanto vale il suo braccio affinché l’asta non ruoti?
A 45 m
B 20 cm
C 80 m
D 45 cm
La risposta corretta è la D perché è il braccio che si trova imponendo l’equilibrio dei momenti
MO = MA →
4
A
B
C
D
FM*bM = FR *bR → bM = (FR *bR ) / FM = (600 N * 30 cm) / 400N = 45 cm
Un corpo non ruota quando:
la somma delle forze applicate è nulla
la risultante delle forze applicate è diversa da zero
la somma dei momenti delle forze applicate è nulla
non ha un moto di traslazione
La risposta corretta è la C perché la condizione che si deve verificare quando un corpo rigido è in equilibrio rispetto alla
rotazione
5 Al disco della figura sono applicate tre forze. Quale delle tre ha il momento uguale a zero?
A
B
C
D
F1
F2
F3
nessuna delle tre
La risposta corretta è la B perché la retta d’azione della forza F2 passa per il punto O e quindi il suo braccio è nullo. Il
momento della forza F2 è quindi anch’esso nullo e non essendoci un momento un corpo non è in grado di ruotare