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[Risolto] Esercizio di meccanica

  

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Un carrello di massa $\mathrm{m}$ si muove su un binario costituito da un tratto rettilineo $\mathrm{AB}$, di lunghezza $2 \mathrm{R}=10 \mathrm{~m}$, un ottavo di circonferenza $\mathrm{BC}$ di raggio $R=5 \mathrm{~m}$ e un ottavo di circonferenza concava $C D$, raccordata alla precedente, di raggio $\mathrm{R}$. Il tratto $\mathrm{AB}$ è scabro con coefficiente di attrito $\mu_{\mathrm{d}}=0.2$, il tratto BD liscio.
a) Si calcoli il valore della velocità inziale $\mathrm{v}_0$ con cui il carrello passa per $\mathrm{A}$, affinché raggiunga il punto $\mathrm{C}$ con velocità nulla.
b) Si calcolino i valori permessi per $\mathrm{v}_0$ affinché il carrello resti sul binario e non si distacchi.
c) Si stabilisca per quali valori, tra quelli permessi, il carrello raggiunge il punto $D$.

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Salve, potreste aiutarmi con questo esercizio?

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Un carrello di massa m si muove su un binario costituito da un tratto rettilineo AB, di lunghezza 2R = 10 m, un ottavo di circonferenza BC di raggio R = 5 m e un ottavo di circonferenza concava CD raccordata alla precedente, di raggio R. Il tratto AB è scabro con coefficiente di attrito μd = 0,2, mentre il tratto BD è liscio.
a) Si calcoli il valore della velocità inziale Vo con cui il carrello passa per A, affinché raggiunga il punto C con velocità nulla.
b) Si calcolino i valori permessi per Vo affinché il carrello resti sul binario e non si distacchi.
c) Si stabilisca per quali valori, tra quelli permessi, il carrello raggiunge il punto D.

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Come si evince, il guadagno in altezza per il tratto BC vale quanto quello del tratto mn sullo schizzo ottagonale allegato, vale a dire 2,5*(2-√2) m (1,464 m) ; lo stesso dicasi per il tratto CD , corrispondente a pq .

a)

m/2*Va^2 = m*g*μd*2R+m*g*hbc

la massa m si semplifica

Va = √2*9,806*(0,2*10+1,464) = 8,24 m/s

 

c) 

m/2*V'a^2 = m*g*μd*2R+m*g*(hbc+hcd)

la massa m si semplifica

V'a = √2*9,806*(0,2*10+1,464*2) = 9,83 m/s

 

b)

il distacco potrebbe avvenire solo nel tratto CD , ma in C la velocità è già scesa così tanto da non creare problemi di distacco ( fatta 100 l'energia iniziale in A per raggiungere D, in C se ne è già persa il 70% circa)

@remanzini_rinaldo la ringrazio!



Risposta
SOS Matematica

4.6
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