da mathbells » 24/12/2014, 02:43
Ho letto l'articolo sulle funi da alpinismo, ma non ho ben capito come si deformano in caso di caduta e come fanno a mantenere costante la forza impressa al disgraziato precipitato, indipendentemente dall'altezza da cui è caduto. Ma siccome so come funziona un elastico, posso dire che quelle corde non rispondono ad un modello elastico. Infatti, nel caso elastico, si ricava semplicemente una formula che fornisce la forza massima sviluppata dalla corda, e tale forza dipende dall'altezza di caduta. Nel caso del modello elastico, se supponiamo di conoscere la costante elastica $k$ della corda, possiamo fare a meno di "tirare a indovinare" la durata $\Delta t$ dell'impulso.
Supponiamo che la caduta sia pari ad $h$ (cioè $h$ è la distanza percorsa da chi cade prima che la corda sia inizi a tendersi) e che la corda sia schematizzabile come un elastico di costante $k$. Poniamo lo zero dell'energia potenziale gravitazionale al livello in cui la corda inizia a tendersi. Dalla conservazione dell'energia, si ricava
\(\displaystyle \frac{1}{2}mv^2=-mg\Delta l +\frac{1}{2}k\Delta l^2 \)
dove $v$ è la velocità di caduta quando la corda inizia a tendersi, cioè \(\displaystyle v=\sqrt{2gh} \), e $\Delta l$ è l'allungamento massimo della corda nell'istante in cui la velocità di caduta si azzera.
Dunque si ha
\(\displaystyle \frac{1}{2}k\Delta l^2 -mg\Delta l -mgh=0 \)
Siccome le funi alpinistiche non sono certo le corde del bungee jumping, è ragionevole supporre che \(\displaystyle \Delta l \ll h \) e quindi si ottiene
\(\displaystyle \Delta l =\sqrt{\frac{2mgh}{k}} \)
e quindi la forza esercitata dalla corda al massimo della sua estensione è data da
\(\displaystyle F_{max}= k\Delta l = \sqrt{2mghk} \)
Quindi, nel caso di modello elastico, la forza massima esercitata dalla corda sulla persona caduta dipende dall'altezza.
Si può provare a fare una stima. Non ho idea del valore di $k$, ma possiamo supporre (si potrebbe fare la prova...) che se una corda si allunga di mezzo centimetro sotto il peso di 70kg del nostro amico scalatore, la sua costante $k$ vale circa 140000 N/m. In tal caso, se si cade da 5m, la forza massima esercitata dalla corda è di circa 31kN
Teoria della Pizza: (F=farina; A=acqua; L=lievito; S=sale)
\(\displaystyle F=p\frac{\pi}{4}nd^2h\,\,;\quad A=\frac{8}{11}F\,\,;\quad L=\frac{1}{55}F\,\,;\quad S=\frac{1}{40}F\)
p=0,224 $g$/$cm^3$ = costante universale della pizza; n=numero di pizze; d=diametro in cm; h=spessore in cm.