Corso di recupero – LEZIONE 6 – A.S.2011/2012
Lavoro – Potenza – Energia meccanica e sua conservazione
1) Una slitta da neve, di massa pari a 100 kg, viene trascinata a velocità costante per 20 m con una corda
disposta orizzontalmente alla quale è applicata una forza di tiro di 300 N. Disegna schematicamente la slitta
con il sistema delle forze agenti. Calcola il lavoro fatto dalla forza d’attrito (Suggerimento: se la slitta si muove
a velocità costante, in base al primo principio della dinamica, la somma delle forze su di essa agenti deve
esssere nulla. Pertanto la forza di attrito dovrà essere uguale a…… )
2) Un ragazzo sale di corsa 5 rampe di scale, ciascuna dell’altezza di 3,60 m, nel tempo totale di 2 minuti.
Sapendo che la massa del ragazzo è di 52 kg e che egli porta in spalla uno zaino della massa di 3 kg, calcola
il lavoro fatto e la potenza sviluppata dai muscoli degli arti inferiori (Suggerimento: occorre ipotizzare, per
semplicità, che la forza generata dai muscoli delle gambe del ragazzo sia, nella salita, costantemente pari alla
somma del peso del ragazzo e dello zaino che esso porta in spalla).
.
3) Stai trascinando un grosso armadio nella tua camera spingendolo orizzontalmente per spostarlo da una
parete all’altra. Supponendo che la massa dell’armadio sia di 150 kg e che tu l’abbia spostato di 6 m, quanto
vale il lavoro fatto dalla forza peso durante lo spostamento?
a) 900 J
b) 0 J
c) 5886 J
d) 8830 J
motiva la risposta data.
4) Un ascensore impiega 40 s per salire di 60 m a velocità costante. La potenza dell’ascensore è di 8,0 kW.
Calcola la massa dell’ascensore (Suggerimento: applicando le formule inverse è possibile, a partire dalla
conoscenza del valore della potenza, ricavare dapprima il lavoro fatto poi la forza esercitata e infine la massa
dell’ascensore ).
5) Un ragazzino di massa 45 kg, corre alla velocità costante di 12 km/h su di un muretto. Durante la corsa egli
possiede un’energia meccanica pari a 1133 J. Calcola l’altezza del muretto rispetto al suolo (Suggerimento:
occorre ricordare che l’energia meccanica è somma di due aliquote di energia delle quali quella cinetica è
facilmente calcolabile con i dati forniti dal problema).
6) Un’automobile di massa 1500 kg viaggia alla velocità di 90 km/h. Calcola la sua energia cinetica.
Con quale velocità si dovrebbe muovere un camion di 3000 kg per avere la stessa energia cinetica
dell’automobile?
7) Un’automobile di massa 1200 kg viaggia alla velocità di 40 m/s. Ad un certo istante il conducente spegne il
motore. Sapendo che l’auto si arresta dopo aver percorso 140 m, calcolare la forza d’attrito agente
sull’automobile (Suggerimento: applicare il teorema dell’energia cinetica)
8) Un bimbo di massa M= 35 kg procede sulla sua bicicletta di massa m=24 kg alla velocità costante di 2 m/s.
Ad un certo istante un suo amico comincia a spingere la bicicletta con una forza F = 120 N percorrendo così
una distanza di 8 m. Calcola la velocità raggiunta dalla bicicletta alla fine della fase di spinta.
9) Una sferetta di acciaio della massa di 2 kg parte da ferma dal punto O del percorso qui sotto rappresentato.
Applicando il principio di conservazione dell’energia meccanica rispondi alle seguenti domande:
a) Dove è massima la velocità della sfera?
b) La sfera riesce ad arrivare in C? Se si, con quale velocità?
c) In quali punti l’energia cinetica e l’energia potenziale della sfera sono uguali? Indicali sul percorso.
h (m)
28 0
B
24
8
A
C
10) Una sferetta di acciaio della massa di 12 kg parte da ferma dal punto O del percorso qui sotto
rappresentato.
Sfruttando il principio di conservazione dell’energia meccanica rispondere alle seguenti domande:
a) Dove è massima la velocità della sfera?
b) La sfera riesce ad arrivare in B? Se si, con quale velocità?
c) Supponendo che nel punto C venga disposta una molla di costante elastica 100 N/m, calcolare
l’accorciamento subito dalla molla nell’istante in cui la sferetta si ferma dopo averla compressa.
h (m)
22 o
18
B
C
6
0
A
11) Un carrello di 4 kg che si muove alla velocità di 4 m/s urta contro una molla disposta orizzontalmente. In
seguito all’urto il carrello si ferma e la molla si comprime di 10 cm. In assenza di attriti, quanto vale l’energia
potenziale elastica della molla compressa?
Calcola la costante elastica della molla.
