2 corpi uno sopra all'altro che iniziano a muoversi

Messaggioda TheBarbarios » 25/11/2017, 21:40

Buonasera! Questa volta scrivo il testo e quello che sono riuscito a fare con dubbi annessi.

Un blocco $P$ di massa $M$ è su un piano liscio orizzontale, e un oggetto $Q$ di massa $m$ è sempre sopra il blocco P. Inizialmente sia P che Q sono a riposo.
Ad un istante $t=0$, una velocità iniziale $v_0$ viene data al corpo P verso destra.
Anche Q inizia a muoversi. Quando è passato un tempo $T$ dopo che il corpo P ha ricevuto la velocità iniziale, la velocità di P coincide con la velocità di Q.
Il coefficiente di attrito cinetico tra P e Q è $\mu$.
La direzione è positiva verso destra, e l'accelerazione di gravità è $g$.


Immagine


Domanda 1: Trova la forza che agisce su Q in un istante $t$ (0<t<T)

Il peso è bilanciato dalla reazione vincolare, però c'è la forza di attrito che agisce per opporsi all'inerzia (?) e vale $F_a= mg\mu$



Domanda 2: Trova la forza che agisce su P in un istante $t$ (0<t<T)

Stesso discorso di Q, solo che la forza di attrito avrà verso opposto quindi $F_a= -mg\mu$ ma non ne sono convinto troppo, anche se è la riposta corretta.


Domanda 3: Trova la velocità di P in un istante t (0<t<T)

Essendo la forza di attrito l'unica forza agente sul blocco P, ho pensato

$F=F_a -> Ma = \mumg -> a= m/M \mug$ poi moltiplicando per $t$ e trovo la velocità.

$v=m/M g\mut$

Poi ho calcolato $\Deltav= v_0 - m/M g\mut$


Fino a qui è giusto ma ho fatto a caso, potete spiegarmi perchè sono giusti i risultati che ho?

Domanda 4: Esprimi il tempo $T$ con le altre grandezze .

Domanda 5: Trova lo spazio che Q ha percorso su P nel tempo $T$.


Potete aiutarmi sulla domanda 4 e 5?
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Messaggioda anonymous_0b37e9 » 28/11/2017, 21:47

TheBarbarios ha scritto:Fino a qui è giusto ma ho fatto a caso, potete spiegarmi perchè sono giusti i risultati che ho?

Come puoi aver fatto a caso?

TheBarbarios ha scritto:Potete aiutarmi sulla domanda 4 e 5?

Per quanto riguarda la domanda 4, mentre il blocco P decelera, il blocco Q accelera. Per determinare T devi imporre che le due velocità, la prima decrescente a partire da $v_0$ e la prima crescente a partire da $0$, siano uguali.
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Re:

Messaggioda TheBarbarios » 28/11/2017, 21:57

anonymous_0b37e9 ha scritto:
TheBarbarios ha scritto:Fino a qui è giusto ma ho fatto a caso, potete spiegarmi perchè sono giusti i risultati che ho?

Come puoi aver fatto a caso?


Ho proceduto meccanicamente senza riflettere su quello che trovavo. Ad esempio, ora che mi hai detto che il blocco P decelera, capisco il senso di fare il $\Deltav$.

anonymous_0b37e9 ha scritto:
TheBarbarios ha scritto:Potete aiutarmi sulla domanda 4 e 5?

Per quanto riguarda la domanda 4, mentre il blocco P decelera, il blocco Q accelera. Per determinare T devi imporre che le due velocità, la prima decrescente a partire da $v_0$ e la prima crescente a partire da $0$, siano uguali.


Perché il blocco P decelera? Essendovi il piano liscio, quindi senza attrito, ho pensato andasse avanti con moto rettilineo uniforme.

EDIT (mentale): AH :idea: . Adesso che ci penso, sul corpo P agisce la forza che ho trovato al secondo punto ed essa ha verso opposto alla velocità di P, quindi è ovvio che subisca una decelerazione. :oops:

Grazie dei suggerimenti, proverò a completarlo. Al massimo riscrivo.
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Re: 2 corpi uno sopra all'altro che iniziano a muoversi

Messaggioda TheBarbarios » 30/11/2017, 20:14

Per i posteri lascio gli ultimi passaggi.
$F_"aQ" = umg$

Come da suggerimento, all'istante T le velocità dei due corpi P e Q sono uguali.

La velocità di P l'ho già. Per Q basta ricavare l'accelerazione dalla formula precedente.

Quindi:

$v_0 - m/M Tug = ugT$

da cui
$T= {v_0M} / {gu(M+m)}$


Per quanto riguarda l'ultimo punto, bisogna ricordarsi di fare la composizione dei moti relativi e di trascinamento del corpo Q.
Essendo entrambi moti uniformemente accelerati la legge oraria è
$S= 1/2 at^2$

Ma con la composizione dei moti si ha

$S_"tot"= 1/2 a_PT^2 + 1/2 a_QT^2$


Sostituendo $T$ e $a$ e svolgendo i calcoli si trova

$S_"tot"={v_0^2 M}/{2gu(M+m)}$
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Re: 2 corpi uno sopra all'altro che iniziano a muoversi

Messaggioda TheBarbarios » 30/11/2017, 20:44

$F=F_a -> Ma = \mumg -> a= m/M \mug$ poi moltiplicando per $t$ e trovo la velocità.



Una domanda: ma se sul corpo P agisce una forza $F= -mgu$, poi troverei l'accelerazione $a$ come $a= - m/M \mug$ e nella variazione di velocità avrei $\Deltav= v_0 - (- m/M \mug t)$ da cui $\Deltav= v_0 + ( m/M \mug t)$.

Dove sta l'inghippo?
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Messaggioda anonymous_0b37e9 » 30/11/2017, 22:05

$[v=at+v_0] rarr [\Deltav=v-v_0=at lt 0]$
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Re:

Messaggioda TheBarbarios » 30/11/2017, 22:11

anonymous_0b37e9 ha scritto:$[v=at+v_0] rarr [\Deltav=v-v_0=at lt 0]$


:oops:

Grazie mille.
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