Un corpo rigido di sezione rotonda e con una massa di 0,212kg sta rotolando su un piano orizzontale. La velocità del suo centro di massa è 2,42m/s e la sua energia cinetica complessiva vale 0,869. Qual'è la forma del solido?
Un corpo rigido di sezione rotonda e con una massa di 0,212kg sta rotolando su un piano orizzontale. La velocità del suo centro di massa è 2,42m/s e la sua energia cinetica complessiva vale 0,869. Qual'è la forma del solido?
E cinetica = 1/2 m v^2 + 1/2 I omega^2;
omega = v / r;
v = 2,42 m/s;
m = 0,212 kg;
E cinetica 0 0,869 J;
I = momento d'inerzia rispetto al centro di massa.
1/2 m v^2 + 1/2 I v^2/r^2 = 0,869 J;
1/2 m v^2 = 1/2 * 0,212 * 2,42^2 = 0,621 J (energia di traslazione).
1/2 I v^2/r^2 = 0,869 - 0,621,
1/2 I v^2/r^2 = 0,248 J (energia di rotazione).
I = 0,248 * 2 * r^2 / v^2;
I = [0,248 * 2 / 2,42^2] * r^2 = 0,0847 * r^2;
I = k m r^2;
k m r^2 = 0,0847 r^2;
k = 0,0847 / m = 0,0847 / 0,212 = 0,4 = 4/10 = 2/5
I (sfera piena) = 2/5 m r^2
Non avevo avuto tempo per fare il problema.
Ciao @miksa
Un corpo rigido di sezione rotonda e con una massa m di 0,212kg sta rotolando su un piano orizzontale. La velocità del suo centro di massa è V = 2,42m/s e la sua energia cinetica complessiva Ek vale 0,869. Qual'è la forma del solido?
k*m*V^2 = Ek
k = 0,869/(0,212*2,42^2) = 0,700 , coefficiente proprio di una sfera omogenea e dato da 1/2+1/5 = 0,700
** spiegazione
Ek = m/2*V^2+J/2*ω^2
per una sfera omogenea J = 2/5mr^2 ; poiché ω^2= V^2/r^2 si ha :
Ek = m/2*V^2+2/10*m*r^2*V^2/r^2 = (1/2+1/5)mV^2 = 0,700mV^2
se si fosse trattato di una sfera cava , il coefficiente k' sarebbe valso 1/2+1/3 = 5/6 = 0,833
se si fosse trattato di un cilindro omogeneo, il coefficiente k'' sarebbe valso 1/2+1/4 = 3/4 = 0,750
se si fosse trattato di un cilindro cavo, il coefficiente k''' sarebbe valso 1/2+1/2 = 1,000