Sulla forza necessaria per vincere l'attrito al variare dell'angolo di applicazione

Messaggioda BayMax » 06/05/2020, 22:01

Buonasera a tutti !
Oggi vi disturbo per avere una conferma su un mio ragionamento riguardo l'argomento nel titolo. Ricollegandomi, anche se non direttamente, a questa discussione https://www.matematicamente.it/forum/vi ... 1&t=207987, mi sono imbattuto in un semplice esercizio teorico riportato sull'edizione inglese del Walker, che io sappia uno dei testi più usati allo scientifico insieme all'Amaldi. L'esercizio è il seguente:

Immagine

Ora, la soluzione che lui dà è questa: $A<B=D<C$.
Mi trovo d'accordo con la seconda parte dell'uguaglianza, cioè $B=D<C$, poiché $C$, avendo componente verticale diretta verso il basso, va ad incrementare la reazione normale al piano e, dunque, la forza d'attrito. Di conseguenza per vincere una forza d'attrito maggiore occorre una componente orizzontale della forza $C$ maggiore rispetto a $B$ e, dunque, $B<C$. Il caso $B=D$ è ovvio. Per quanto riguarda $A<B$, invece, secondo me, in generale, non è una cosa vera, ma dipende dal coefficiente d'attrito e dall'angolo. In particolare, detto l'angolo $theta$ quello formato da $A$ con l'orizzontale, dopo qualche calcolo, si arriva a scrivere $A=B/(cos(theta)+mu*sin(theta))$ oppure, equivalentemente, $A=B/(sqrt(mu^2+1)*sin(theta+arctan(1/mu)))$. Ora, il denominatore di queste due espressioni non è sempre $>1$, esistendo valori di $theta$ e $mu$ per cui risulta anche $<1$, il che implica $A>B$.
Sinceramente non vedo errori nel mio ragionamento, quindi ho concluso che il libro sbaglia a dire una cosa del genere e che, mentre possiamo affermare con certezza che $B=D<C$, nulla possiamo dire, in generale, di $A$, dipendendo la sua relazione con $B$ anche da $theta$ e $mu$.
E' corretto ciò a cui sono arrivato, oppure c'è qualche falla nel mio ragionamento ?
Grazie a quanti risponderanno e, come sempre,

saluti :smt039 :smt039

BayMax

P.S. Chiedo scusa se ho postato qui in secondaria di secondo grado. Probabilmente sarebbe stato meglio postare nella sezione "Fisica". Non sapendo come spostare il messaggio chiedo gentilmente ai moderatori di farlo per me, grazie !
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Re: Sulla forza necessaria per vincere l'attrito al variare dell'angolo di applicazione

Messaggioda mgrau » 07/05/2020, 08:46

Hai ragione, non è sempre $A < B$. C'è però da dire che, per coefficienti di attrito "normali", risulta $A > B$ solo per angoli piuttosto grandi, mentre dalla figura si può vedere che l'angolo è minore di 45°
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Re: Sulla forza necessaria per vincere l'attrito al variare dell'angolo di applicazione

Messaggioda BayMax » 07/05/2020, 16:18

Ciao @mgrau !

Innanzitutto grazie della risposta !
Si, è vero e mi ritrovo in quello che dici. Mi interessava la conferma del mio ragionamento, per cui ti ringrazio di avermela data ! Diciamo che quando vedo una figura, a meno che non sia specificato da qualche parte, considero un angolo più generico possibile compatibilmente con l'immagine, cioè, se mi trovo davanti alla figura che dà il libro per me la forza $A$ è una forza con angolo sopra l'orizzontale compreso tra $0°$ e $90°$ così come la forza $C$, ma sotto l'orizzontale. Per quanto riguarda coefficienti d'attrito "normali" diciamo che con un coefficiente di 0,11 (acciao-acciaio lubrificato) basta anche un angolo di $30°$ per ottenere $A>B$, ma questi sono miei voli pindarici :P :P in quanto qui, alla fin fine, parliamo di un semplice problema di una scatola su un tavolo :-D :-D . Solo mi dà fastidio quando un libro dà per scontate alcune cose facendo sbagliare magari chi è alle prime armi e da quel libro deve imparare.

Grazie ancora per la risposta e, come sempre,

saluti :smt039 :smt039

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