Testi dei problemi
affrontati
(clic sull'immagine o sul titolo del
problema per
la discussione del problema ) |
Problema_1-
(Sferette
estremi barretta)
Due sfere puntiformi collocate agli estremi di una barretta che ruota
senza attrito in un piano orizzontale. Conoscendo la velocità angolare w
determinare il momento d’inerzia del sistema delle due masse,
l’energia cinetica.
...le masse vengono avvicinate al centro di rotazione....Determinare i
valori della velocità angolare e dell'energia cinetica del sistema.
Approfondimento-Determinare
il lavoro compiuto dalle forze applicate per avvicinare le lue masse. |
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Problema_2-
(Uomo su
piattaforma)
Un uomo di massa 70Kg si trova sul bordo di una piattaforma circolare di
raggio R=2m e di massa M=180Kg. Il sistema ruota con velocità di 20
giri/min. Ad un certo punto l’uomo decide di avvicinarsi di 50cm al
centro della piattaforma.
Determinare
la nuova velocità angolare del sistema rotante e la variazione di energia
cinetica. |
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Problema_3-(Disco
rotante in piano verticale)
Un
disco omogeneo di massa M e raggio R è vincolato a ruotare intorno ad un asse
perpendicolare
al piano del disco passante per il centro. Determinare l’accelerazione tangenziale di un
punto sul bordo del disco quando allo stesso si applica una tensione T
come in figura. |
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Problema_4 -(Disco
rotante con massa appesa)
Una
massa m è appesa ad una funicella di massa trascurabile avvolta
intorno ad un disco di massa M come in figura. Determinare
l’accelerazione a con cui
scende la massa m; il valore della tensione
T;
la velocità
acquistata dalla massa dopo essere scesa di un tratto Dh.
Verificare
il bilancio energetico per il sistema meccanico. |
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Problema_5 -(Sulla
macchina di Atwood)
Nel
sistema meccanico indicato in figura la ruota ha massa M=2Kg, è omogenea
e può ruotare senza attrito intorno all’asse passante per il suo centro
e perpendicolare al piano del disco ideale (rappresentato dalla ruota);
inoltre m1=M, m2=0.5M, la funicella è inestensibile
e di massa trascurabile. Il sistema è inizialmente fermo.
a)Determinare
l’accelerazione con cui scende la massa m1
e le tensioni della
funicella quando il sistema è lasciato libero. b)
Determinare l’energia cinetica della ruota quando la massa m2
scende di un tratto L=1m.
c)
Verificare il bilancio energetico. |
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Problema_6 -(Cilindro
scende legato a nastro)
Un
cilindro omogeneo di massa M e raggio R
reca avvolta sulla sua superficie una cordicella di massa trascurabile.
Legando un estremo della cordicella ad un gancio si lascia cadere il
cilindro lungo la verticale (Vedi Figura a lato).
a)
Trovare la tensione della cordicella durante la discesa.
b)
Determinare l’accelerazione con cui scende il centro del
cilindro.
c)
Trovare la velocità del centro di massa del cilindro dopo che si
è slegato un tratto di lunghezza h della
cordicella. |
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Problema_7 -(Sfera
e cilindro su piano inclinato)
Una
sfera omogenea di raggio R=3cm e massa M=50g ed un cilindro cavo
avente la stessa massa e lo stesso raggio rotolano su un
piano inclinato di 10° rispetto al piano orizzontale per un tratto di
1,2m. Determinare le velocità dei centri di massa dei due corpi quando
giungono alla base del piano inclinato. |
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Problema_8 -(Massa
rotante su piano orizzontale)
Un
corpo di massa m = 50g è legato ad un filo di massa trascurabile e ruota
su un tavolo piano orizzontale, privo d’attrito, descrivendo una
traiettoria circolare di centro il punto O (vedi figura). Sapendo che il
raggio della circonferenza misura 72cm e che la velocità angolare è di
30 giri/min, risolvere i seguenti quesiti.
1)
Determinare il modulo della forza F esercitata sul filo che
garantisce il moto.
2)
Supponendo che si sposti il punto d’applicazione della forza
verso il basso di 12 cm, determinare il valore della velocità angolare
con cui descriverà la nuova traiettoria la massa m. Determinare il valore
della forza F2
che nella nuova posizione garantisce il moto circolare.
3) Determinare
il lavoro che la forza F deve compiere affinché il raggio della
traiettoria si riduca alla metà del valore iniziale. |
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Altri problemi risolti
(clic
sull'immagine o sulla parola Problema per andare alla soluzione) |
Problema - Una
barretta omogenea di massa M, lunghezza L e
spessore trascurabile è vincolata a ruotare intorno al suo estremo A come
indicato in figura. Inizialmente, sostenuta da un filo, è in posizione
orizzontale. Sulla parte superiore del secondo estremo è collocata una moneta.
a)
Determinare
l’accelerazione tangenziale con cui inizia a muoversi l’estremo B
quando è tagliato il filo e confrontarla con l’accelerazione con cui
cade la moneta.
b)
Confrontare
il modulo della velocità dell’estremo B quando raggiunge la posizione
più in basso con quella raggiunta dalla moneta alla stessa quota. |
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Problema - Un
pendolo fisico è costituito da un’asticella omogenea di lunghezza
e massa M incernierata in suo estremo nel punto O. All’altro estremo è
fissato un disco omogeneo di massa M, raggio
, con l’estremo della barretta coincidente con il centro C del disco; il
piano del disco è quello verticale in cui oscilla insieme alla barretta.
a) Determinare il periodo d’oscillazione del pendolo.
b) Nell’ipotesi che un orologio a pendolo funzioni con il meccanismo
indicato, valutare l’eventuale errore nelle 24 ore di un giorno.
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Problema-
Un’asta rigida AB di lunghezza L e massa
M, può
ruotare in un piano verticale intorno al suo estremo A vincolato tramite
un perno ad un supporto e reca all’estremità libera un altro corpo C1
di massa M. L’asta è mantenuta in equilibrio in posizione orizzontale
tramite un filo, come indicato in figura. Lasciata libera ruota senza
attrito e giunta in posizione verticale urta elasticamente un secondo
corpo C2 avente ancora massa M. Determinare:
1)
La velocità angolare dell’asta immediatamente prima di urtare il
corpo C2 .
2)
La velocità angolare dell’asta dopo l’urto e la velocità con
cui parte il corpo C2.
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Problema - Un’asta rigida AB di lunghezza L e massa M, può
ruotare in un piano verticale intorno al suo estremo A vincolato tramite
un perno ad un supporto. All’estremità B libera ed al centro O sono
bloccate altre due masse di intensità M/2. L’asta è mantenuta in
equilibrio in posizione orizzontale tramite un filo, come indicato in
figura. Lasciata libera ruota senza attrito. Determinare
la velocità angolare dell’asta e la velocità del
centro di massa del sistema meccanico
quando la direzione dell’asta forma con la verticale per A un angolo q
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Problema-Un disco di massa M=0,5Kg, raggio R=20 cm, rotola
su un
pavimento orizzontale ed il suo centro ha velocità v=2m/s. Determinare l’energia
cinetica del disco e la velocità angolare intorno all’asse baricentrale
perpendicolare al piano del disco. |
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Problema - Un
disco omogeneo di massa M e raggio R può ruotare intorno al punto A
del bordo in un piano verticale. Inizialmente il suo centro O è alla
stessa altezza del punto A ed il disco è fermo. Supponendo di lasciare
libero di ruotare il disco, determinare:
a) la velocità
del suo centro O quando questo raggiunge la quota più in basso;
b) la
velocità del punto B del bordo del disco che si trova alla quota più
bassa.
Trascurare ogni forma di attrito. |
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Problema-Consideriamo
una sfera di massa M e raggio
R collocata alla sommità di un piano inclinato di altezza
h rispetto al piano orizzontale che viene lasciata libera. Se
il piano presenta attrito la sfera scendendo rotolerà ed acquisterà
energia cinetica di traslazione ed energia cinetica di rotazione
in virtù dell’energia potenziale gravitazionale Mgh
di cui è in possesso rispetto al piano orizzontale.Vogliamo determinare la velocità
del
centro di massa quando la
sfera giunge alla base del piano. |
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Enunciato
della seconda legge di Keplero
(legge delle aree)
“Per ogni pianeta che orbita intorno al Sole il raggio vettore avente
come primo estremo il sole e come secondo estremo il pianeta descrive aree
uguali in tempi uguali.-(Vai
alla discussione) |
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Problema-Una
piattaforma circolare di massa M e raggio R ruota senza attrito
intorno ad un asse passante per il suo centro O in un piano orizzontale
con velocità angolare
. Un uomo di massa m si trova nel
centro della piattaforma e ad un certo punto comincia a muoversi
radialmente dirigendosi verso il bordo della piattaforma. Arrivato sul
bordo comincia a correre con velocità
in verso opposto a quello nel quale ruota la piattaforma ed il modulo
della velocità è tale che l'uomo risulta fermo rispetto al suolo. Risolvere i
seguenti quesiti:
1) Determinare il momento angolare e l’energia meccanica del sistema
uomo+piattaforma quando l’uomo è collocato nel centro O.
2)
Determinare la velocità angolare con cui ruota il sistema
uomo+piattaforma, nonché l’energia meccanica, nell’istante in cui
l’uomo raggiunge la posizione estrema sul bordo.
3) Determinare la velocità angolare della piattaforma, la velocità
dell’uomo rispetto alla piattaforma e l’energia cinetica del sistema
rotante mentre l’uomo corre sul bordo della piattaforma.
Determinare i valori richiesti delle grandezze nel caso particolare in cui M=180 Kg, m=70Kg, w0=20giri/min
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Problema
-Un
ciclista percorre una strada larga 8 metri procedendo lungo la linea mediana
alla velocità di 28,8Km/h. Un osservatore è sul ciglio della strada ed osserva
il moto. Sapendo che la massa del ciclista è di 60 Kg determinare:
1)
Il momento angolare del ciclista rispetto all’osservatore
nell’istante in cui gli passa davanti ( Posizione
P1).
2)
Le componenti cartesiane del vettore posizione del ciclista rispetto
all’osservatore nel momento in cui il ciclista si trova ad 8m di distanza da O
(Posizione P2). Considerare il
ciclista come puntiforme.
3)
Determinare l’espressione vettoriale del momento angolare del ciclista
rispetto all’osservatore quando è nella posizione P2
servendosi del riferimento cartesiano ortogonale illustrato nella figura ed
assumendo come terzo asse cartesiano quello perpendicolare al piano del foglio
ed uscente da questo.
4)
Indicare come si esegue analiticamente l’operazione di prodotto
vettoriale tra il vettore posizione OP2 ed il vettore quantità di
moto del ciclista nella posizione P2.
5)
Siano A,B,C,D quattro successive posizioni occupate dal ciclista
rispettivamente negli istanti tA, tB, tC, tD
. Nell’ipotesi che gli intervalli di tempo [tA; tB], [tC;
tD] abbiano la stessa durata , determinare le aree dei triangoli OAB,
OCD, essendo O la posizione dell’osservatore ( origine di riferimento degli
assi cartesiani).
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Problema-Quando un’automobile si muove con velocità V che relazione esiste tra
l’energia rotazionale immagazzinata dalle ruote e la totalità dell’energia
cinetica di traslazione? |
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