Rotolamento puro (dubbio su applicazione 2^ legge di Newton)

Messaggioda pier.armeli » 24/07/2010, 11:38

Nel compito di fisica c'era il seguente esercizio

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Ora devo prepararmi la correzione per la discussione del compito all'orale.

Nella soluzione fornita dal docente, applicando la seconda legge di Newton quando il corpo è fermo si ha
\( \displaystyle {f}_{{a}}+{T}-{m}{g{{\sin{\theta}}}}={0} \)
Dove \( \displaystyle {f}_{{a}} \) è la forza d'attrito, \( \displaystyle {T} \) è la tensione della fune e \( \displaystyle {m}{g{{\sin{\theta}}}} \) la componente della forza peso lungo il piano inclinato. E' uguale a 0 perché dato che la velocità è costante, l'accelerazione del centro di massa è 0, quindi \( \displaystyle {m}\cdot{a}_{{{C}{M}}}={m}\cdot{0}={0} \).

Il mio dubbio è sui segni dell'equazione, cioè io avrei fatto \( \displaystyle -{f}_{{a}}+{T}-{m}{g{{\sin{\theta}}}}={0} \).
Sapete spiegarmi perché la \( \displaystyle {f}_{{a}} \) viene con segno positivo?
Grazie!
pier.armeli
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Re: Rotolamento puro (dubbio su applicazione 2^ legge di New

Messaggioda F@bri » 24/07/2010, 12:58

pier.armeli ha scritto:Sapete spiegarmi perché la \( \displaystyle {f}_{{a}} \) viene con segno positivo?
Grazie!


Se alla ruota è applicato un momento, è la forza di attrito che permette il moto di rotolamento ergo la forza di attrito è positiva
se il sistema di riferimento è quello che ha preso il tuo prof, e il vettore indica verso dove rotola la ruota.
E' evidente che se non ci fosse attrito la ruota avrebbe solo velocità angolare e il centro di massa sarebbe fermo.
Se il moto avviene in quella direzione la forza di attrito è negativa solo se viene applicata una forza al centro di massa della ruota,
con componente orizzontale (si intende rispetto al piano inclinato) diversa da zero; nel tuo caso ciò si verificherebbe se
la fune fosse vincolata al centro di massa della ruota.
Ultima modifica di F@bri il 24/07/2010, 15:07, modificato 1 volta in totale.
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Messaggioda legendre » 24/07/2010, 13:44

questo e' il sistema preso dal prof.
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Messaggioda pier.armeli » 24/07/2010, 15:28

Grazie ad entrambi per le risposte! Tutto molto chiaro!

Mi resta una cosa da chiedervi, sull'ultimo punto. "Se la velocità di rotazione della ruota fosse \( \displaystyle {60}\frac{{{g{{i}}}{r}{i}}}{{\min}} \), quale sarebbe la potenza erogata
dalla tensione della fune?"

Per calcolare la potenza uso la formula \( \displaystyle {P}=\tau\cdot\omega \). Nel mio caso devo calcolare la potenza ergoata dalla tensione, quindi calcolo prima il momento della tensione: \( \displaystyle \tau={r}{T} \), dove \( \displaystyle {r}={5}{c}{m}={0.05}{m} \) e \( \displaystyle {T} \), ricavata dalla prima parte del problema, viene \( \displaystyle {T}={22.3}{N} \).
Il testo dice che \( \displaystyle \omega={60}\frac{{{g{{i}}}{r}{i}}}{{\min}}={1}\frac{{{g{{i}}}{r}{o}}}{{{\sec{{o}}}{n}{d}{o}}} \).

Allora calcolo la potenza \( \displaystyle {P}=\tau\cdot\omega={r}{T}\omega={0.05}{m}\cdot{22.3}{N}\cdot{1}\frac{{{g{{i}}}{r}{o}}}{{s}} \) ora si può moltiplicare tutto direttamente, o bisogna trasformare \( \displaystyle {1}\frac{{{g{{i}}}{r}{o}}}{{s}} \) in qualche altra opportuna unità di misura? Il risultato è \( \displaystyle {P}={77} \) \( \displaystyle {W} \), ma non mi viene in alcun modo!!
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Messaggioda legendre » 24/07/2010, 22:14

per la potenza puoi vedere che :\( \displaystyle {P}=\frac{{{d}{L}}}{{{\left.{d}{t}\right.}}}=\frac{{{F}\cdot{d}{s}}}{{{\left.{d}{t}\right.}}}={F}\cdot\frac{{{d}{s}}}{{{\left.{d}{t}\right.}}}={F}\cdot{v}={F}\cdot\omega{R} \)
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Messaggioda pier.armeli » 24/07/2010, 23:40

legendre ha scritto:per la potenza puoi vedere che :\( \displaystyle {P}=\frac{{{d}{L}}}{{{\left.{d}{t}\right.}}}=\frac{{{F}\cdot{d}{s}}}{{{\left.{d}{t}\right.}}}={F}\cdot\frac{{{d}{s}}}{{{\left.{d}{t}\right.}}}={F}\cdot{v}={F}\cdot\omega{R} \)


Io ho applicato proprio la formula che hai scritto, infatti \( \displaystyle {F}\cdot\omega\cdot{R}=\tau\cdot\omega \).
Sostituendo viene \( \displaystyle {F}\cdot\omega\cdot{R}={22.3}{N}\cdot{60}\frac{{{g{{i}}}{r}{i}}}{{\min}}\cdot{0.05}{m}={1.115}{J}\cdot{60}\frac{{{g{{i}}}{r}{i}}}{{\min}}={1.115}{J}\cdot{60}\frac{{{g{{i}}}{r}{i}}}{{\min}}\cdot{2}\pi\frac{{{r}{a}{d}}}{{{g{{i}}}{r}{o}}}\cdot\frac{\min}{{{60}{s}}}={1.115}{J}\cdot{2}\pi\frac{{{r}{a}{d}}}{{s}}={7} \) \( \displaystyle {W} \). Il risultato però dovrebbe essere \( \displaystyle {77} \) \( \displaystyle {W} \). Spero non sia un errore di stampa ... voi trovate errori nel mio procedimento?
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Messaggioda F@bri » 25/07/2010, 01:45

pier.armeli ha scritto:Grazie ad entrambi per le risposte! Tutto molto chiaro!

Mi resta una cosa da chiedervi, sull'ultimo punto. "Se la velocità di rotazione della ruota fosse \( \displaystyle {60}\frac{{{g{{i}}}{r}{i}}}{{\min}} \), quale sarebbe la potenza erogata
dalla tensione della fune?"

Per calcolare la potenza uso la formula \( \displaystyle {P}=\tau\cdot\omega \). Nel mio caso devo calcolare la potenza ergoata dalla tensione, quindi calcolo prima il momento della tensione: \( \displaystyle \tau={r}{T} \), dove \( \displaystyle {r}={5}{c}{m}={0.05}{m} \) e \( \displaystyle {T} \), ricavata dalla prima parte del problema, viene \( \displaystyle {T}={22.3}{N} \).
Il testo dice che \( \displaystyle \omega={60}\frac{{{g{{i}}}{r}{i}}}{{\min}}={1}\frac{{{g{{i}}}{r}{o}}}{{{\sec{{o}}}{n}{d}{o}}} \).

Allora calcolo la potenza \( \displaystyle {P}=\tau\cdot\omega={r}{T}\omega={0.05}{m}\cdot{22.3}{N}\cdot{1}\frac{{{g{{i}}}{r}{o}}}{{s}} \) ora si può moltiplicare tutto direttamente, o bisogna trasformare \( \displaystyle {1}\frac{{{g{{i}}}{r}{o}}}{{s}} \) in qualche altra opportuna unità di misura? Il risultato è \( \displaystyle {P}={77} \) \( \displaystyle {W} \), ma non mi viene in alcun modo!!


Ragiona così:
La potenza media e istantanea -in questo caso- coincidono. La potenza erogata è il \( \displaystyle {P}=\frac{{W}}{{t}} \) dove W è il lavoro fatto in un 'certo tempo' e t quel tempo.
Dimentica la ruota, pensa che alla fune ci sia legato un grave che oppone una forza uguale e contraria a T.
Alla fune non gliene frega niente a cosa sia legata, lei si cura solo dei vettori.
Un giro, e questo un pò dovresti chiederti perchè non lo sai, non è un'unità SI. Per questo esistono i radianti.
Un giro in un secordo vuol dire \( \displaystyle {2}\pi \) rad in un secondo ergo in un secondo la ruota si sposta sull'asse \( \displaystyle {X} \) esattamente della lunghezza \( \displaystyle {2}\pi{R} \) -perchè?-
per la condizione di puro rotolamento.
Ma torniamo a noi. A noi interessa sapere di quanto si è spostato il grave. di quanto? Bè il grave è vincolato alla corda, quindi vediamo in un secondo
quanto spazio percorre la corda rispetto all'asse \( \displaystyle {X} \). Per le stesse ragioni sopra citate il grave si sposterà di \( \displaystyle {S}={2}\pi{r} \).
Allora dalla definizione di potenza media e di lavoro abbiamo che:

\( \displaystyle {P}=\frac{{{T}\cdot{S}}}{{t}}=\frac{{{2}\pi{r}\cdot{T}}}{{t}} \)

dove \( \displaystyle {t}={1}{s} \)

Questo messaggio te lo avevo scritto molto prima, ti assicuro che il calcolo mi era venuto 78 Watt..
Poi a questo punto del messaggio ritestando :shock: ...7 Watt. Non so, forse mi sono perso qualcosa nel ragionamento che
avevo fatto in precedenza. Non conoscevo quella formula.

Ciao :wink:
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Messaggioda pier.armeli » 25/07/2010, 08:33

F@bri ha scritto:
pier.armeli ha scritto:Grazie ad entrambi per le risposte! Tutto molto chiaro!

Mi resta una cosa da chiedervi, sull'ultimo punto. "Se la velocità di rotazione della ruota fosse \( \displaystyle {60}\frac{{{g{{i}}}{r}{i}}}{{\min}} \), quale sarebbe la potenza erogata
dalla tensione della fune?"

Per calcolare la potenza uso la formula \( \displaystyle {P}=\tau\cdot\omega \). Nel mio caso devo calcolare la potenza ergoata dalla tensione, quindi calcolo prima il momento della tensione: \( \displaystyle \tau={r}{T} \), dove \( \displaystyle {r}={5}{c}{m}={0.05}{m} \) e \( \displaystyle {T} \), ricavata dalla prima parte del problema, viene \( \displaystyle {T}={22.3}{N} \).
Il testo dice che \( \displaystyle \omega={60}\frac{{{g{{i}}}{r}{i}}}{{\min}}={1}\frac{{{g{{i}}}{r}{o}}}{{{\sec{{o}}}{n}{d}{o}}} \).

Allora calcolo la potenza \( \displaystyle {P}=\tau\cdot\omega={r}{T}\omega={0.05}{m}\cdot{22.3}{N}\cdot{1}\frac{{{g{{i}}}{r}{o}}}{{s}} \) ora si può moltiplicare tutto direttamente, o bisogna trasformare \( \displaystyle {1}\frac{{{g{{i}}}{r}{o}}}{{s}} \) in qualche altra opportuna unità di misura? Il risultato è \( \displaystyle {P}={77} \) \( \displaystyle {W} \), ma non mi viene in alcun modo!!


Ragiona così:
La potenza media e istantanea -in questo caso- coincidono. La potenza erogata è il \( \displaystyle {P}=\frac{{W}}{{t}} \) dove W è il lavoro fatto in un 'certo tempo' e t quel tempo.
Dimentica la ruota, pensa che alla fune ci sia legato un grave che oppone una forza uguale e contraria a T.
Alla fune non gliene frega niente a cosa sia legata, lei si cura solo dei vettori.
Un giro, e questo un pò dovresti chiederti perchè non lo sai, non è un'unità SI. Per questo esistono i radianti.
Un giro in un secordo vuol dire \( \displaystyle {2}\pi \) rad in un secondo ergo in un secondo la ruota si sposta sull'asse \( \displaystyle {X} \) esattamente della lunghezza \( \displaystyle {2}\pi{R} \) -perchè?-
per la condizione di puro rotolamento.
Ma torniamo a noi. A noi interessa sapere di quanto si è spostato il grave. di quanto? Bè il grave è vincolato alla corda, quindi vediamo in un secondo
quanto spazio percorre la corda rispetto all'asse \( \displaystyle {X} \). Per le stesse ragioni sopra citate il grave si sposterà di \( \displaystyle {S}={2}\pi{r} \).
Allora dalla definizione di potenza media e di lavoro abbiamo che:

\( \displaystyle {P}=\frac{{{T}\cdot{S}}}{{t}}=\frac{{{2}\pi{r}\cdot{T}}}{{t}} \)

dove \( \displaystyle {t}={1}{s} \)

Questo messaggio te lo avevo scritto molto prima, ti assicuro che il calcolo mi era venuto 78 Watt..
Poi a questo punto del messaggio ritestando :shock: ...7 Watt. Non so, forse mi sono perso qualcosa nel ragionamento che
avevo fatto in precedenza. Non conoscevo quella formula.

Ciao :wink:


Dunque mi confermi che viene \( \displaystyle {7} \) e non \( \displaystyle {77} \) ..
pier.armeli
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Messaggioda F@bri » 25/07/2010, 12:04

pier.armeli ha scritto:Dunque mi confermi che viene \( \displaystyle {7} \) e non \( \displaystyle {77} \) ..


Non posso darti la certezza, ma potrebbe essere anche un errore di trascrizone del tuo prfofessore che ha battuto due volte il 7;
volendo potresti inviargli una mail e vedi che ti dice se risponde.
F@bri
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Messaggioda F@bri » 26/07/2010, 19:37

Mi fai sapere il risultato esatto quando ne sai di più?
Ciao grazie :-)
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