Perchè non cade?

[Pablo]

Se effettuo una rotazione di un secchio di acqua
( in moto circolare) come mai questa nel punto piu' alto non cade se supero una certa
velocità?
Fisicamente lo intuisco ma se rappresento
un cerchio e nel punto piu' alto di questo disegno il diagramma delle forze non capisco perchè
nel punto piu' alto, nonostante agisca solo la forza peso, l'acqua contenuta nel secchio non cada...

inoltre a lezione abbiamo trattato anche il caso di una biglia che percorre una guida ,con forma circolare (il classico giro della morte) posizionata verticalmente rispetto al suolo
Nel diagramma delle forze disegnato a lezione quando la biglia è nel punto piu' alto della circonferenza noto che oltre la forza peso agisce anche una N (normale credo), entrambe con la stessa direzione e orientate verso il basso.
ecco come mai nonostante ci siano due forze orientate verso il basso la biglia nn cade(ad una certa velocità)?E come mai agisce una N se la guida non influisce in quell'istante sulla biglia?


magari provate a spiegarmi questo esercizio:


Un secchio d'acqua è ruotato in un piano verticale di raggio 1
Quale è la minima velocità del secchio nel punto piu' alto della circonferenza per evitare che l'acqua cada giu'?

[jack]

attenzione, la forza peso non è l'unica forza in gioco: c'è anche la forza centrifuga !
infatti nel tuo esempio, nel punto più alto hai che la forza centrifuga è superiore o uguale alla forza peso (nota che la forza centriFUGA ha qui verso opposto a quello della forza peso) quindi l'acqua non cade dal secchio; ovviamente per calcolare la velocità minima che deve avere il secchio perchè ciò non succeda devi porre uguali foza centrifuga e forza peso:
$m*g=m*v^2/r$ da cui
$v=sqrt(g*r)$ ed ecco risolto il busillis....

con il "giro della morte" fai le stesse considerzioni (più qualche formuletta per l'energia potenziale e cinetica per sapere le varie velocità iniziali ecc....)

ciao

[in_me_i_trust]

ma sei sicuro agisca solo la forza peso nel punto più alto?
ci sarà anche la forza centrifuga
vediamo se mi ricordo l'espressione di quest'ultima..dovrebbe essere (non ne sono sicuro cmq qualcuno correggerà se sbaglio ):
$F_(c)=-m omega x [omega x (P-O)]$ ($x$ è il prodotto vettoriale)
dove $omega$ è la velocità angolare $omega=v/r$ e P dovrebbe essere il centro di massa del fluido nel secchio..e quindi all'equilibrio la poni uguale alla forza peso e ricavi $v$.

[Pablo]

vi ringrazio entrambi
bene partiamo dal presupposto che non mi hanno detto nulla sulla forza centrifuga ma la forma


m . V^2/R

a me torna come forza centripeta ovvero diretta verso il centro della circonferenza.
Quindi nel punto piu' alto questa sarebbe diretta verso il basso(se la chiamo centripeta)
verso l'alto se la chiamo centrifuga)
ho appena letto qualcosa sulla forza centriuga, e mi tornerebbe il ragionamento
Ora vi vorrei chiedere una cosa:

1-forza centripeta e centrifuga hanno un minmo di relazione?perchè nei miei esercizi la forma scritta prima io l'ho segnata come centripeta(o radiale)

2-come mai nell'esempio della biglia che percorre una guida, nel punto piu' alto mi compare anche una N diretta verso il basso,che si somma alla forza peso???



scusatemi, lo so che puo' sembrare banale.......

[jack]

1) eccome se ce l' hanno!!hai presente le forze di azione e reazione della terza legge del moto (mi pare fosse del moto )? beh la forza centripeta è la forza di azione e quella centrifuga di rezione...quindi esse hanno modulo uguale, direzione opposta e sono applicate a due corpi differenti (nel tuo caso parete del secchio e acqua)...

[jack]

2) la N è la forza centripeta...che ha verso opposto alla centrifuga

ps un consiglio: è meglio usare la forza centripeta che quella centrifuga, perchè quest'ultima è una forza apparente...

ciao

[Pablo]

1) eccome se ce l' hanno!!hai presente le forze di azione e reazione della terza legge del moto (mi pare fosse del moto )? beh la forza centripeta è la forza di azione e quella centrifuga di reazione...quindi esse hanno modulo uguale, direzione opposta e sono applicate a due corpi differenti (nel tuo caso parete del secchio e acqua)...

della dinamica...

la forza centripeta agisce verso il centro sul SECCHIO, quindi lo richiama.
Quella centrigufa sullacqua e la spinge verso l'alto.....


ma se avessi solo il secchio e basta?
a cosa è applicata la forza centripeta(cvredo secchio) e a cosa quella centrifuga?

[nnsoxke]

La forza apparente c'è se si prende come sistema di riferimento ad esempio uno solidale al centro della biglia e avente velocità angolare nulla rispetto a quello fisso... Se invece si prende il sistema di riferimento fisso, sulla biglia agiscono solo le forze di interazione, ovvero il peso e la forza del piano (direi quasi normale se la biglia rotola), entrambe dirette verso il basso.
La biglia, per certi valori di velocità iniziale, non cade perchè (dal II principio della dinamica) non esiste proporzionalità tra forza e spostamento, ma tra forza e accelerazione... le due forze fanno cambiare nel tempo la direzione della velocità della biglia.[/quote]

[kinder]

Quando il secchio è all'apice della traiettoria circolare, sull'acqua contenuta agiscono due forze: il peso e la pressione esercitata alla superficie di contatto tra acqua e secchio. Se l'accelerazione centripeta è uguale ad 1 g allora la pressione è nulla, e questo è il caso limite. Se l'accelerazione centripeta è >1 g allora c'è anche pressione (un esercizio aggiuntivo è il calcolarla), se è < 1g allora l'acqua cade. Non è necessario tirare in ballo la forza centrifuga. La si considera solo quando fa comodo, cambiando il sistema di riferimento.