Un ciclista di massa m = 70,0 kg affronta una salita con una pendenza del 15,0% alla velocità di 36,0 km/h. Quale forza costante deve esercitare per arrivare alla sommità della salita con la stessa velocità iniziale se la bicicletta pesa P = 29,4 N. (La pendenza di una salita è data dal rapporto tra il dislivello e la lunghezza).
Se vuole viaggiare a velocità costante, la somma delle forze deve essere 0 N ;
(Forza peso parallela al piano) + (Forza del ciclista) = 0 N; 2° principio della dinamica.
pendenza = 15% = 15/100; ogni 100 m in orizzontale, sale di 15 m;
tan(angolo) = 15/100;
angolo = arctan(0,15) = 8,53°;
F peso = m * g + Peso bicicletta;
F peso = 70,0 * 9,8 + 29,4 = 686 + 29,4 = 715,4 N
Forza peso parallela al piano:
F// = - F peso * sen(8,53°); (verso il basso del piano)
F// = 715,4 * 0,148 = - 106 N;
- 106 + (Forza del ciclista) = 0;
(Forza del ciclista) = + 106 N; forza per mantenere la stessa velocità.
In realtà deve sicuramente applicare una forza maggiore perché c'è la forza d'attrito con il terreno di cui non sappiamo niente e con una velocità abbastanza elevata c'è anche l'attrito dell'aria; poi il nostro corpo è una macchina termica con un rendimento che non è del 100%, consuma di più del lavoro che compie. Quindi l'esercizio è solo teorico.