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[Risolto] Problema di fisica

  

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Un petardo di massa $m =0.6 Kg$ è appoggiato in quiete su un piano orizzontale scabro con coefficiente di attrito dinamico $\mu_{ d }=0.5$. II petardo esplode dividendosi in due frammenti, A e B. II frammento A ha massa $ma =0.5 Kg$ e subito dopo l'esplosione ha una velocità $v _{ A }=10 m / s$. Calcolare:
a) la velocità $V_B$ che ha il frammento $B$ subito dopo l'esplosione
b) il lavoro totale che compiono le forze prodotte dall'esplosione sui 2 frammenti
Il frammento B scivola sul fondo orizzontale andando ad urtare una molla. Sapendo che la distanza totale percorsa dal frammento $B$ è $d=400 m$ e che la molla si comprime di un tratto $dx =0.1 m$ Calcolare:
i) la costante elastica della molla
ii) l'energia trasformata in calore dall'attrito

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Uso la conservazione della quantità di moto: $m_{A} v_{A} \,+\, m_{B}v_{B} \,=\, 0$

$vb_{B} \,=\, -\dfrac{m_{A} v_{A}}{m_{B}} \, = \, -\dfrac{0,5 \cdot 10}{0,1} \,=\, -50 \, \frac{m}{s}$

Il segno meno è dovuto al fatto che il frammento $m_{B}$ si muove nella direzione opposta rispetto ad $m_{A}$.

$L \, = \,  \, = \, \dfrac{1}{2}m_{A} (v_{A})^{2} + \dfrac{1}{2}m_{B} (v_{B})^{2} \,=\, \dfrac{1}{2}0,5 \cdot (10)^{2} + \dfrac{1}{2}0,1 \cdot (-50)^{2} \,=\, 150 \, J$

Quando il frammento $m_{B}$ si muove lungo il piano viene rallentato dall'attrito producendo una variazone dell'energia cinetica. Se chiamo $v_{f}$ la velocità finale con cui $m_{B}$ raggiunge la molla allora:

$\Delta E_{k} \,=\, L_{attrito}$

$\dfrac{1}{2}m_{B} (v_{B})^{2} - \dfrac{1}{2}m_{B}(v_{f})^{2} \,=\, m_{B} \cdot g \cdot \mu \cdot d $

$v_{f} \,=\, \sqrt{(v_{B})^{2} - 2g \, \mu \, d}$

Una volta calcolata la velocità finale posso ricavare l'energia cinetica che si converte in energia potenziale della molla:

$\dfrac{1}{2}m_{B} (v_{f})^{2} \,=\,\dfrac{1}{2}k x^{2}$

$k$ si può ricavare come

$\dfrac{m_{B} \cdot (v_{f})^{2}}{x^{2}} \, \Bigl[ \frac{N}{m} \Bigr]$

Facendo  i calcoli però ci sono alcuni risultati che non mi convincono: il lavoro dissipato dalla forza di attrito è pari a $196,2 \, J$, che è superiore all'energia posseduta da $m_{B}$ in movimento.

Se invece si calcola la distanza che dovrebbe percorrere il frammento prima di fermarsi, sul piano con attrito, si arriva ad un risultato di $254,84 \, m$, inferiore a $400 \, m$.

Probabilmente c'è stato un errore di stampa e la distanza $d$ è inferiore oppure è sbagliato il valore di $\mu$.

 



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SOS Matematica

4.6
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