Problema - corpo rigido

Messaggioda Francesco.91 » 21/04/2011, 19:26

Salve, vorrei sapere una cosa riguardo a questo problema:

Testo nascosto, fai click qui per vederlo
http://img94.imageshack.us/i/84597311.jpg/
http://img864.imageshack.us/i/69120377.jpg/


La posizione $x$ del corpo rigido, deve essere quella del centro di massa ?
Credo che prima occorra scriverla rispetto a $B$ . La sfera si muove verso il centro, quindi $-k(x-x_0)+M\omega^2(r+R-x)=0$ (perchè è nell'istante finale) e poi rispetto ad $A$ viene: $r-x$. Correct ?
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Messaggioda Francesco.91 » 30/04/2011, 20:28

up...
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Messaggioda Falco5x » 01/05/2011, 09:07

Mah :shock:
Questo esercizio è a dir poco imbarazzante.
A farlo proprio bene mi sembra che dia luogo a calcoli immani, mi esce un'equazione algebrica del 4° grado...
Sarà che non ho tempo per cui ho desistito subito, magari poi si semplifica...

Ad ogni modo se invece volessimo trovare una soluzione approssimata allora seguo il metodo tuo, nel quale consideri la massa della sfera come se fosse tutta concentrata al suo centro (è questa l'approssimazione).
Nelle tue considerazioni comunque trovo subito una cosa strana: come puoi dire che la sfera si muove verso il centro? quando ruoti qualcosa, questa tende a sfuggire verso l'esterno, no?
E' meglio se ci ripensi.
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Messaggioda Francesco.91 » 01/05/2011, 12:21

si tende di sfuggire verso l'esterno, però in questo esercizio non vedo nessuna forza che tende a farlo muovere verso l'esterno... mentre c'è la forza centripeta che lo fa muovere verso l'interno.
Qual è questa forza che lo spinge a sfuggire fuori dal moto circolare ?
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Messaggioda Giuly19 » 01/05/2011, 13:42

Non è per niente difficile questo problema.. E' solo lungo capire la situazione. Comunque prova a pensare che cosa è esattamente la forza centripeta che intendi tu (secondo me inconsciamente ti riferisci a quella che cambia la direzione del moto di un punto materiale, ma la situazione è ben diversa in questo caso) e vai a vedere bene che segno ha il termine centriFUGO nelle equazioni dei moti relativi in un sistema in moto rotatorio uniforme!
Ci tengo anche a dire che non c'è nessuna approssimazione da fare, la sfera va considerata una sfera, e non un punto materiale! Della formula che hai scritto penso si salvi ben poco, prova a ripensarla da capo!
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Messaggioda Falco5x » 01/05/2011, 15:20

Giuly19 ha scritto:Ci tengo anche a dire che non c'è nessuna approssimazione da fare, la sfera va considerata una sfera, e non un punto materiale!

Se vogliamo dire che forse l'esercizio non richiede di essere così raffinati allora sono d'accordo, però affermare che l'approssimazione non c'è mi pare azzardato.
L'approssimazione consiste nel fatto di considerare la forza centrifuga della sfera uguale a quella di un punto materiale di uguale massa posto al suo centro, ovvero $F_c = Mr\omega^2$.
Questo sarebbe corretto se il campo di accelerazione fosse uniforme, ma nel caso in esame invece la cosa non è lecita. La forza totale che agisce sulla sfera sarebbe difficile da calcolare in modo rigoroso, occorrerebbe fare un integrale di volume del tipo \( \displaystyle {F_c} = \rho {\omega ^2}\int_{Vol.sfera} {rdV} \) , dove r è la distanza di ciascun volumetto componente la sfera dall'asse di rotazione.
L'approssimazione di considerare masse concentrate è fatta quasi sempre, ad esempio nello studio dei pianeti quando la dimensione dell'orbita è molto maggiore della dimensione del pianeta. Ma in questo caso le dimensioni non sono così enormemente diverse, per cui in questo caso l'approssimazione scricchiola un po'.
Il procedimento per la soluzione rigorosa è un tantino più complesso, magari ne parliamo dopo che il problema sarà stato risolto con l'approssimazione di cui sopra.
Questo lo dico solo per evitare che si pensi che qualche post più sopra ho detto una cavolata (o almeno finché non mi si dimostra che ne sto dicendo tuttora, cosa peraltro non impossibile :D )
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Messaggioda Giuly19 » 01/05/2011, 15:53

Dai no, a questo punto hai ragione tu. Da quello che avevi scritto sembrava tutt'altro.
Comunque è qualcosa che chi ha scritto il problema non ha nemmeno pensato, perchè si vede che è fatto per essere risolto nel modo più semplice!
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Messaggioda Falco5x » 01/05/2011, 16:02

Giuly19 ha scritto:Dai no, a questo punto hai ragione tu. Da quello che avevi scritto sembrava tutt'altro.
Comunque è qualcosa che chi ha scritto il problema non ha nemmeno pensato, perchè si vede che è fatto per essere risolto nel modo più semplice!

Lo penso anch'io, però allora chi ha scritto il problema pretende da un lato che si trascuri la dimensione della sfera quando si deve calcolare il punto di equilibrio delle forze, ma invece vuole che si consideri le sue dimensioni quando si deve calcolare l'energia spesa dal motore...
Mah, sarà che io sono sempre troppo polemico nei confronti di chi scrive i testi dei problemi e cerco sempre il pelo nell'uovo, ma io penso che gli studenti abbiano già abbastanza difficoltà nel risolvere, per cui non si dovrebbe lasciare delle ambiguità nei testi che possano generare confusione.
La realtà è che scrivere il testo di un esercizio non è affatto semplice e molti "professori" sottovalutano tale compito. Ci vorrebbe una scuola anche per questo, e molti professori verrebbero bocciati.
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Messaggioda Giuly19 » 01/05/2011, 16:04

Altri invece sono fin troppo bravi.. :)
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Messaggioda Falco5x » 01/05/2011, 16:10

Giuly19 ha scritto:Altri invece sono fin troppo bravi.. :)

:?:

:smt017

:smt102
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