compito 5 - Digilander

Liceo classico-scientifico “Ariosto-Spallanzani”
Reggio Emilia
Compito in classe di Fisica
(moto del corpo rigido, dinamica rotazionale, energia cinetica rotazionale )
Classe IIIB sezione scientifico
26 marzo 2012
Risolvete i quesiti e problemi proposti in modo esauriente, esprimendo i risultati in modo completo
e corretto.
1) Due oggetti di massa m1 = 3 kg e m2 = 7 kg sono appesi tramite una corda che scorre
nella gola di un carrucola molto leggera :
a) con quale accelerazione si muovono se vengono lasciati liberi?
La carrucola viene sostituita con un disco pieno di massa 4 kg e raggio R = 10 cm:
b) con quale accelerazione si muovono i corpi appesi ?
c) qual è il valore dell’accelerazione angolare della carrucola?
d) Quali sono le tensioni nei due tratti di corda?
M1
M2
2) Una palla (sfera vuota) di massa 3 kg e raggio 25 cm rotola in piano a velocità
V = 4 m/s :
a) calcolate la sua energia cinetica e quale percentuale di essa è di tipo rotazionale.
La palla in seguito inizia a risalire un piano inclinato di 30° sull’orizzontale:
b) quale lunghezza percorrerà sul piano prima di fermarsi?
V
3) Una ruota di momento di inerzia 20 kg m2 e raggio 0,5 m sta ruotando attorno ad una asse orizzontale
passante per il suo centro facendo 12 giri al secondo: per fermarla si utilizza un freno che applica una
forza d’attrito tangente al bordo della ruota. La ruota si ferma in 4 secondi.
Determinare
a) il grafico della velocità angolare della ruota in funzione del tempo;
b) l’intensità della forza d’attrito applicata;
c) il numero dei giri che la ruota compie prima di fermarsi.
R
4) Ad una carrucola a forma di cilindro pieno, di massa M = 1 kg e raggio R = 0,3 m, è appeso
tramite una corda di massa trascurabile un oggetto di massa m = 2 kg.
Ad un certo istante il corpo viene lasciato libero di cadere.
a) disegnare il diagramma di corpo libero dell’oggetto in caduta e
M
b) Il diagramma di corpo libero della carrucola.
c) Scrivere le equazioni del moto dell’oggetto e
d) della carrucola.
e) Determinare l’accelerazione dell’oggetto e
f) la velocità acquisita dopo una discesa di 4 m.
m
5) Durante un’esperienza si misurano i tempi necessari ad un oggetto di massa 500 g e raggio 5 cm per
rotolare su un piano inclinato di lunghezza L = 1 m e altezza 24 cm: l’oggetto impiega 2,5 s.
Determinare
a) l’accelerazione lineare dell’oggetto che rotola
b) la velocità finale acquisita
c) il momento di inerzia dell’oggetto
Corpo rigido
Momento
d'Inerzia
Corpo rigido
Anello rispetto all'asse del cilindro
Sfera piena rispetto ad un suo
diametro
Cilindro pieno rispetto all'asse del cilindro
Sfera vuota rispetto ad un suo
diametro
Sbarra sottile rispetto ad un asse perpendicolare
alla lunghezza
Anello rispetto ad un diametro
Tempo: 1 ora. Voti da 1 a 10. Sufficienza con10 quesiti esatti su 18.
Momento
d'Inerzia