Forza al distacco

Le forze
4
38 Vero o falso?
a. Il valore della forza al distacco necessaria per mettere in moto un oggetto
poggiato su un piano è direttamente proporzionale al modulo della forza premente
sul piano.
b. La forza di attrito statico non dipende dall’area di contatto fra le superfici.
c. La forza di attrito radente dinamico tra un oggetto che scivola su un piano
orizzontale e il piano ha direzione parallela al piano.
V
V
F
F
V
F
39 PROBLEMA SVOLTO
Forza al distacco
Vaclav Volrab - shutterstock.com
Per mettere in movimento una slitta di massa m = 7,1 kg su un lago
ghiacciato devi esercitare una forza di 6,0 N. Poi fermi la slitta per
fare salire un bambino che ha una massa M = 26 kg.
• Qual è la nuova forza che devi esercitare per mettere in movimento
la slitta con il bambino?
Dati e incognite
DATI
INCOGNITE
GRANDEZZE
SIMBOLI
VALORI
Massa della slitta
m
7,1 kg
Forza al distacco
Fs1
6,0 N
Massa del bambino
M
26 kg
Nuova forza al distacco
Fs2
?
COMMENTI
Per fare muovere la slitta
Con il bambino sulla slitta
Ragionamento
• La forza premente sulla superficie del lago è la forza-peso (in un caso della slitta vuota, nell’altro della slitta
con il bambino).
• Dato nascosto: il coefficiente di attrito statico ns tra ghiaccio e slitta può essere calcolato a partire dai dati
che si riferiscono alla slitta vuota.
• Conoscendo ns e il peso totale della slitta con il bambino, si trova il risultato finale.
Risoluzione
Il peso FP1 della slitta vuota si calcola con la formula
FP1 = mg = (7, 1 kg) # (9, 8 N/kg) = 70 N
della forza-peso:
F
6, 0 N
ns si ottiene isolandolo nella formula Fs1 = ns FP1 : ns = s1 =
= 0, 086
FP1
70 N
Ora serve il peso FP2 della slitta con il bambino:
FP2 = (m + M) g = (33 kg) # (9, 8 N/kg) = 3, 2 # 10 2 N
Così si calcola la forza al distacco Fs2 = ns FP2 :
Fs2 = ns FP2 = 0, 086 # (3, 2 # 10 2 N) = 28 N
Controllo del risultato
La forza al distacco è direttamente proporzionale alla forza premente e quest’ultima è direttamente proporzionale
alla massa. Quindi la forza al distacco è direttamente proporzionale alla massa e il problema poteva essere
risolto con una semplice proporzione:
Fs2 ⬊ Fs1 = (m + M) ⬊ m &
& Fs2 =
(6, 0 N) # (33 kg)
Fs1 $ (m + M)
=
= 28 N
7, 1 kg
m
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Ugo Amaldi L’AMALDI 2.0 - Le misure, l’equilibrio e il moto © Zanichelli 2011 Edizione blu
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Misure e statica
8.
40 Il coefficiente di attrito radente tra una cassapanca di legno di massa 56 kg e il pavimento è
0,27.
Quanto vale l’intensità della forza minima
necessaria per mettere in movimento la cassapanca?
LA FORZA ELASTICA
44 Test. Una molla viene compressa con una forza
pari a 2 N. Quale delle seguenti affermazioni è
corretta?
A La forza elastica che tende a far recuperare
alla molla la lunghezza iniziale ha un’intensità maggiore di 2 N.
B La forza elastica che tende a far recuperare
alla molla la lunghezza iniziale ha un’intensità minore di 2 N.
C La forza elastica che tende a far recuperare
alla molla la lunghezza iniziale ha un’intensità pari a 2 N.
D Non ci sono dati sufficienti per stabilire quale sia l’intensità della forza elastica che tende
a far recuperare alla molla la lunghezza iniziale.
[1,5 # 102 N]
41 Vuoi spostare una libreria di massa 90 kg. Il coefficiente di attrito radente dinamico fra la libreria e il pavimento è 0,30.
Qual è l’intensità della minima forza che devi
applicare per mantenere in moto la libreria?
[2,7 # 102 N]
42 Una cassa di 100 kg è stata caricata su un’astronave. L’astronave parte dalla Terra e va a posarsi
sulla Luna. Il coefficiente di attrito dinamico fra
la cassa e il pavimento dell’astronave è 0,38.
Calcola la forza necessaria per trascinare la
cassa a velocità costante prima della partenza
e poi sulla Luna.
45 Completa la tabella. Una molla di massa trascurabile è fissata verticalmente a un suo estremo.
All’estremo libero vengono applicate successivamente prima una massa, poi due ecc. Le masse
sono tutte uguali e hanno un valore di 20 g.
[3,7 ⫻ 102 N; 62 N]
43 Disegna il vettore che rappresenta la direzione e
il verso della forza elastica nei tre casi delle fotografie.
N° PESI
1
2
FORZA
APPLICATA (N)
0,20
0,39
FORZA ELASTICA
(N)
–0,20
ALLUNGAMENTO 18
(cm)
35
3
4
5
53
71
89
Vospalej/Shutterstock
Jan Kranendonk/Shutterstock
COSTANTE
ELASTICA (N/m)
46 Considera la molla e la tabella di dati dell’esercizio precedente.
Disegna sullo stesso grafico la forza applicata
e la forza elastica in funzione dell’allungamento.
1,00
0,80
0,60
0,40
F (N)
0,20
x (cm)
0,00
0
20
-0,20
Lev Dolgachev/Shutterstock
-0,40
-0,60
-0,80
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