m kg M. 2.5 kg

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Rebecca Fiorini
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1 4.1 Due blocchi di mss m = 720 g e M = 2.5 kg sono posti uno sull'ltro e sono in moto sopr un pino orizzontle, scbro. L mssim forz che può essere pplict sul blocco superiore ffinchè i blocchi si muovno ssieme è F = 3 N e tle forz produce un'ccelerzione = 0.3 m/s 2. Determinre ) il coefficiente d'ttrito sttico µ s fr i due blocchi; b) il coefficiente di ttrito dinmico µ k fr il blocco inferiore e il pino. [µ s = 0.395, µ k = 0.064] m kg M. 2.5 kg F 3.0. newton 0.3. m. Considero prim il blocco superiore: l su ccelerzione "" è dovut ll forz estern F e ll forz di ttrito sttico Fs d esso pplict dl blocco inferiore. Fs è di ttrito sttico perchè i due blocchi sono fissi uno rispetto ll'ltro. Allor: F Fs Fs. g F. g F. m0 Fs. g Fs = Sul blocco inferiore invece giscono l forz di ttrito sttico Fs dovut l blocco superiore che, per l terz legge 'e ugule e contrri ll precedente e l forz di ttrito dinmico Fk dovut l pino. Allor: Fs Fk M. Fk µk. M m0. g = newton. g µk. M m0. g M. µk. g M. M m0 µk = Fk µk. M m0. g Fk = newton In lterntiv si può procedere nche in questo modo: considero dpprim le due msse come un unico corpo di mss M + m0 sottoposto ll forz estern F e ll'ttrito dinmico Fk. Allor: F Fk. M m0 F µk. M m0. g M m0. µk Fk µk. M m0. g F. M m0. M m0 g µk = A questo punto si ricv come prim. L. Giudicotti - Esercizi di Fisic Uno Forze di ttrito p 1

2 4.2 Due blocchi di mss m = 120 g e M = 1.75 kg sono posti uno sull'ltro sopr un pino orizzontle e il blocco inferiore è collegto d un moll di costnte elstic k = 12 N/m. I coefficienti d'ttrito sttico e dinmico fr i due blocchi e fr il blocco inferiore e il pino sono µ s = e µ k = Mentre un forz estern tiene fermi i due blocchi, l moll viene lentmente compress di un quntità d e poi i blocchi sono lsciti liberi di muoversi. Clcolre l'ccelerzione inizile di ciscuno dei due blocchi nel cso che si 1) d = 50 cm; 2) d = 75 cm. [ = 0, = 2.12 m/s 2 ] m kg M kg 0.45 k 12. newton. m 1 d1 50. cm d2. 75 cm µk Considerimo il blocco inferiore. L forz dell moll nei due csi 1) e 2) e l mssim forz di ttrito sttico sono: F1 k. d1 F1 = F2 k. d2 F2 = Fs. M m0. g Fs = newton newton newton Risult quindi che nel cso 1) l forz dell moll è inferiore ll mssim forz di ttrito sttico e quindi il blocco inferiore non si muove. Allor nche il blocco superiore srà fermo. Nel cso 2) invece l forz dell moll è superiore ll mssim forz di ttrito sttico e il blocco inferiore si mette in moto. Per qunto rigurd il blocco superiore possono verificrsi due csi: se l forz di ttrito sttico fr i due blocchi è sufficientemente grnde, essi si muovernno insieme, ltrimenti il blocco superiore scivolerà ll'indietro sull'ltro. Supponimo che i due blocchi si muovno insieme. Considerndoli come un unico corpo posso clcolre l'ccelerzione comune: F2 Fk M m0. Fk µk. M m0. g Fk = newton F2 M Fk m0 = m. Verifichimo or che l forz d'ttrito necessri d imprimere l blocco superiore quest ccelerzione è minore dell mssim forz di ttrito sttico. F Fs. g F = newton Quindi nel cso 2) i due blocchi restno effettivmente uniti. Fs = newton L. Giudicotti - Esercizi di Fisic Uno Forze di ttrito p 2

3 4.3 I due blocchi in figur hnno mss m = 120 g e M = 1.75 kg e non sono collegti fr di loro. Il coefficiente di ttrito sttico fr di essi è µ s = 0.38 mentre il coefficiente di ttrito dinmico fr il pino e il blocco M è µ k = Un forz orizzontle gisce sul blocco m come indicto. Clcolre ) il vlore minimo dell forz F necessri per impedire che m cd e b) l ccelerzione corrispondente dei due blocchi. [F = 3.16 N, = m/s 2 ] m gm M kg 0.38 µk 0.12 Considero dpprim il digrmm delle forze genti sul blocco "m". Dett "" l'ccelerzione comune dei due blocchi bbimo: Fs 0 Fs. N F N. m0 Ricvo N dlle prime due relzioni e sostituisco nell terz: g. N N F. m0 Ho un'equzione con due incognite. Per trovre un'ltr relzione ho due possibilità: prim possibilità: considero il moto dei due blocchi come un unico corpo. Allor: F. m0 F Fk m0 M. Fk µk. m0 M. g F µk. m0 M. g m0 M. Per risolvere il sistem uguglio le due espressioni di F e trovo "":. M µk. m0 M. g m0 M. µk. m0 M. µk g = m. Sostituendo nell prim delle due espressioni di F trovo: F g F = newton L. Giudicotti - Esercizi di Fisic Uno Forze di ttrito p 3

4 L second possibilità è trovre "" considerndo il digrmm delle forze genti su M: Nv Fs. M g 0 Fk. µk Nv N Fk. M Nv g M. g Fk µk. m0 M µk. m0 M M. e F si clcol come in precedenz.. M µk. m0 M M = m. L. Giudicotti - Esercizi di Fisic Uno Forze di ttrito p 4

5 4.4 Due blocchi di msse m 1 = 900 g e m 2 = 250 g, collegti d un moll di costnte elstic k = 30 N/m e lunghezz riposo l = 8 cm sono in moto con ccelerzione costnte = 0.2 m/s su di un pino orizzontle, sotto l effetto di un forz estern F pplict ll mss m 2. Spendo che il coefficiente d ttrito dinmico fr blocchi e il pino è µ k = 0.11, clcolre 1) il modulo dell forz F pplict; 2) l lunghezz dell moll [F = 1.47 N; x = 11.8 cm]. m gm m gm l. 8 cm k 30. newton. m 1 µk m. Sull mss 1 giscono l forz d'ttrito dinmico e l forz dell moll. Sull mss due giscono l moll, l'ttrito e l forz estern F. dett x l lunghezz dell moll: f1k m1. g. µk f1k = f2k m2. g. µk f2k = k. x l f1k m1. F f2k. k x l. m newton newton Si trtt di un sistem di due equzioni nelle due incognite F e x. Sommndo le due equzioni:: f1k F f2k m1 m2. F f1k f2k m1 m2. F = e poi dll prim: k. x l f1k m1. x l f1k. m1 k newton x = m L. Giudicotti - Esercizi di Fisic Uno Forze di ttrito p 5

6 4.5 Un blocco di mss m = 200 g è posto su un cuneo di mss M = 2.5 kg l cui superficie inclint form un ngolo = 20 con l orizzontle. Il coefficiente d ttrito sttico fr l superficie del cuneo e il blocco è µ s = 0.4. Il cuneo è immobile su un pino orizzontle senz ttrito e prtire d un certo istnte esso è pplict un forz orizzontle F che lo trscin verso destr. Clcolre 1) l mssim forz F che si può pplicre l cuneo in modo che il blocco si muov insieme d esso, senz scivolre ll indietro sul pino inclinto; 2) l'ccelerzione d ess prodott. m gm M. 2.5 kg θ. 20 deg 0.40 Il blocco sul cuneo e' sottoposto lle forze di ttrito sttico Fs, ll fornz normle N e l suo peso. L su ccelerzione "" e' orizzontle. Allor, utilizzndo un sistem di riferimento con l'sse x orizzontle e y verso l'lto: Fs. cos θ sin θ cos θ Fs. sin θ g 0 Fs. N E' un sistem di tre equzioni in tre incognite, Fs, N e "". Per risolvere sostituisco l 3 nelle 1 e 2 e trovo:. cos θ sin θ cos θ. sin θ g 0 Dll second di queste due trovo N e poi sostituendo trovo Fs e "": N cos θ. sin θ Fs. N Fs =. cos θ sin θ m0 Quest sr' nche l'ccelerzione del cuneo. Il cuneo e il blocco si muovono solidli sotto l'effetto dell forz F. Allor l forz si trov dll N = newton newton = m F M m0. F = newton L. Giudicotti - Esercizi di Fisic Uno Forze di ttrito p 6

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