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Un bambino di massa $30,0 kg$ si sta dondolando sull'altalena. Le corde a cui è fissata l'altalena sono lunghe $2,00 m$. Scegliendo come livello di zero la posizione più bassa che il bambino può assumere, calcola l'energia potenziale gravitazionale del bambino nelle situazioni seguenti:
quando le corde dell'altalena sono orizzontali; quando le corde dell'altalena formano un angolo di $45,0^{\circ}$ rispetto alla verticale;
quando le corde dell'altalena sono perpendicolari al terreno.
$[588 J ; 172 J ; 0 J ]$

20230426 105308
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Il livello di zero è la posizione più bassa che il bambino può assumere sull'altalena, ovvero quando le corde a cui è fissata sono perfettamente estese e perpendicolari al terreno. Ciò significa che, in questa posizione, l'energia potenziale gravitazionale vale (terzo caso):
$$
U_3=0
$$
Se le corde dell'altalena sono orizzontali, significa che la distanza dal livello zero è pari alla lunghezza della corda stessa, perciò:
$$
U_1=m g h_1=30,0 k g \times 9,8 \frac{m}{s^2} \times 2,00 m=5,88 \times 10^2 J
$$
Se le corde formano un angolo di $45^{\circ}$ rispetto alla verticale, significa che la distanza dal livello zero è pari alla differenza tra la lunghezza della corda $e$ il tratto $A B$. Determino $A B$ :
$$
A B=l \cos \left(45^{\circ}\right)=2,00 m \times \cos \left(45^{\circ}\right)=1,414 m
$$
Dunque l'altezza da utilizzare è pari a:
$$
h_2=l-A B=(2,00-1,414) m=0,586 m
$$
Perciò, l'energia potenziale gravitazionale è pari a:
$$
U_2=m g h_2=30,0 kg \times 9,8 \frac{ m }{ s ^2} \times 0,586 m =1,72 \times 10^2 J
$$

IMG 3971



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SOS Matematica

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