Una bambina inciampa su una scatola di massa m = 820 g che si trova sul pavimento. La scatola inizia a muoversi e si ferma dopo 1,5 s a causa dell’attrito (coefficiente di attrito dinamico μd = 0,10). Puoi schematizzare la spinta come una forza costante che la bambina imprime alla scatola per un intervallo di tempo Δt = 1,0 x 10-3 s. Quanto vale la forza applicata?
Determino la decelerazione della scatola dovuta all'attrito applicando il secondo principio della dinamica: $$ \begin{gathered} F_{a t t}=m a, \text { ovvero: } \\ m g \mu_d=m a, \text { da cui: } \\ a=g \mu_d=9,8 \frac{m}{s^2} \times 0,10=0,98 \frac{m}{s^2} \end{gathered} $$ Determino ora la velocità iniziale della scatola applicando la legge della velocità relativa a un moto uniformemente decelerato: $v=v_0-a t$, sapendo che alla fine la scatola si ferma: $$ \begin{gathered} 0=v_0-a t, \text { da cui: } \\ v_0=a t=0,98 \frac{ m }{ s ^2} \times 1,5 s=1,47 \frac{ m }{ s } \end{gathered} $$ Calcolo infine la forza impressa sulla scatola dalla bambina applicando il teorema dell'impulso: $$ \begin{gathered} I=\Delta p=m \Delta v=m v_0, \text { ovvero: } \\ F \Delta t=m v_0 \text {, da cui: } \\ F=\frac{m v_0}{\Delta t}=\frac{0,820 kg \times 1,47 \frac{m}{ s }}{1,0 \times 10^{-3} s }=1,2 \times 10^3 N \end{gathered} $$