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[Risolto] problema di fisica.

  

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Un ascensore accelera verso il basso con accelerazione pari a $2,54 m / s ^{2} .$ Al suo interno una ragazza ha in mano un bicchiere contenente acqua $\left(d_{0}=\right.$ $\left.1,00 \times 10^{3} kg / m ^{3}\right)$ in cui si trova parzialmente immerso un cilindro di sughero $\left(d=0,24 g / cm ^{3}\right)$.

- Calcola la frazione dell'altezza del sughero che emerge dall'acqua durante la fase di accelerazione.
[76%]

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non riesco a capire come risolverlo...

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4 Risposte



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Un ascensore accelera verso il basso con accelerazione pari a 2,54m/s2. Al suo interno una ragazza ha in mano un bicchiere contenente acqua (d0= 1,00×103kg/m3) in cui si trova parzialmente immerso un cilindro di sughero (d=0,24g/cm3).

- Calcola la frazione dell'altezza del sughero che emerge dall'acqua durante la fase di accelerazione.
[76%]

...............................

 

siamo , in teoria, con accelerazione a' dell'ascensore di modulo  pari a  a' = |a'| = 2.54 m/s²

dal link
https://it.wikiversity.org/wiki/Moti_relativi
... stralciamo:

<

Infatti riportando il risultato ottenuto per l'accelerazione alla seconda legge di Newton, se nel primo sistema abbiamo F = m*a nel secondo avremo m*a1 = F- m(at +ac) e cioè in un sistema non inerziale abbiamo il contributo delle forze apparenti.

<

nel nostro caso ac = 0 e at si riduce ad ao'  = a' essendo omega = 0 {il moto è solo traslatorio} , e potremo scrivere per a1, (accelerazione vista  da un sistema solidale all'ascensore con origine in O'):

 

m*a1 = m*a - m *ao' = m*a - m*a' = m(a-a')

se ora a vale g {in un sistema solidale alla terra di origine O} ,  l'accelerazione  a1 del liquido e del tappo sarà:

m*a1 =  m(g-a')    ---> a1g-a'

 

cioè il "peso" visto dall'ascensore  dipende dall'accelerazione g' = a1 = g-a'

Ora il principio di Archimede recita ...

---> la spinta verso l'alto del liquido sul corpo vale il peso del liquido spostato dal corpo (... qui dal sughero) ...

pertanto essendo il peso dell'acqua e quello del sughero cambiati allo stesso modo  passando al sistema dell'ascensore basta calcolare xh visto dal sistema a terra {o indifferentemente dal sistema dell'ascensore} dove il peso è m*g.

 

detto V = h*S  il volume del sughero e Vimm = (h-xh)S quello immerso,

Vimm/V = (h-xh)S /(h*S) = 1 -xh/h   ---> 

per Archimede, dovrà essere:

V*d*g = do*Vimm*g ---> V*d(g -a')= do*Vimm(g-a') ---> Vimm/V = d/do ---> 1 -xh/h  = d/do

 

coi numeri dati è: 

 

d/do  = (0.24 g/cm³) /( 1*10^3kg/m³) = (0.24 g/cm³)/( 1g/cm³ )= 0.24

 

0.24 -1= -xh/h  ----> xh/h = 1-0.24 =0.76   

 

esprimendo il rapporto in % si ha:

xh/h *100 = 0.76 *100 = 76%

 

 

 

 

 



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La condizione di equilibrio delle forze si scrive

 

- ds V (g + a) + do (1 - fe) V (g + a) = 0

perché il sistema é interamente sottoposto ad accelerazione - ( g + a )

 

e detta fe la frazione emersa il volume del liquido spostato é fi V = V ( 1 - fe )

Fra l'altro la sezione di un cilindro ha area costante quindi il rapporto fra i volumi

é uguale al rapporto fra le altezze. Pertanto

ds = do (1 - fe )

1 - fe = ds/do

fe = 1 - ds/do = 1 - 0.24/1 = 0.76

o il 76%



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la riduzione di accelerazione (g' = g-a) impatta tanto sulla forza peso quanto sulla spinta al galleggiamento per cui l'altezza emersa pari a 100(1-0,24) = 76% rimane immutata !!

@remanzini_rinaldo da diviene viene quella formula che ha usato



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QUEST'ESERCIZIO GIUSTIFICA IL MIO DISPREZZO PER I LIBRI DI TESTO.
Non si dicono bugie agli alunni, né gli si tacciono le verità pertinenti.
Per convenzioni internazionali e conseguente Legge Italiana, ogni scensore deve muoversi di moto rettilineo uniforme con la velocità prescritta per la categoria d'impianti a cui appartiene.
Un ascensore che "accelera verso il basso" sta precipitando perché i freni d'emergenza hanno dato forfait.
Ora immagina d'essere tu la ragazza con in mano il bicchiere d'acqua: sei davvero sicura che, sentendoti precipitare, continueresti a tenerlo e a osservarlo per vedere di quanto galleggia il tappo?
NOTA
In italiano esiste un'apposita parola (tappo) per distinguere il "cilindro di sughero" da altri tipi di turacciolo (corona, capsula, cocchiume di legno, cavola con spillatore, ...)



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