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[Risolto] esercizio di matematica fisica

  

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Nell'arrampicata in montagna si usano corde elastiche per attutire l'effetto di un'eventuale caduta. Se un arrampicatore di massa $m$ cade quando si trova a un'altezza $h$ al di sopra del punto di ancoraggio della fune, dopo la caduta si troverà al di sotto del punto di ancoraggio di una quantità $l+x$, essendo $x$ l'allungamento subito dalla fune stessa. Indicando con $k$ la costante elastica della fune e con $g$ l'accelerazione di gravità, si può dimostrare che vale la relazione:
$$
x=\frac{m g}{k}\left(1+\sqrt{1+\frac{4 k l}{m g}}\right)
$$
È possibile che, per qualche valore di $m$, l'allungamento $x$ coincida con $l$ ? In caso affermativo determina questi valori di $m$, in funzione delle altre grandezze.
$$
\left[m=\frac{x l}{6 g}\right]
$$

20230712 073614

 Grazie in anticipo

Autore
2 Risposte



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Basta risolvere l'equazione

m g h + 0 = - m g ( l + x ) + 1/2 k x^2

per h = l, scegliendo la radice positiva

 

Poi poni l = mg/k ( 1 + rad (1 + 4 k l/(m g) )

e risolvi rispetto a m : poni u = kl/(mg)

nota : il risultato é m = k l/(6 g)

@eidosm grazie, non avevo considerato la conservazione della energia meccanica

@eidosm 👍👍👍



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Con
* u = k*L/(m*g)
si ha
* L = (m*g/k)*(1 + √(1 + 4*k*L/(m*g))) ≡
≡ u = 1 + √(1 + 4*u) ≡
≡ u - 1 = √(1 + 4*u) ≡
≡ (u - 1)^2 - (1 + 4*u) = 0 ≡
≡ u*(u - 6) = 0 ≡
≡ (u = 0) oppure (u = 6) ≡
≡ (k*L/(m*g) = 0) oppure (k*L/(m*g) = 6) ≡
≡ (fisicamente inaccettabile) oppure (m = k*L/(6*g)) ≡
≡ m = k*L/(6*g)
che è proprio il risultato atteso.

@exprof 👍👍👍



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SOS Matematica

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