Forza centripeta - prublemi è suluzioni
1. Una palla di 200 grammi, attaccata à a fine di una corda, hè fatta girà in un cerchju urizzuntale cù una velocità angulare di 5 rad s -1 . Sè a lunghezza di a corda hè di 60 cm, chì hè a forza centripeta?
Cunnisciutu :
Massa di l'ughjettu (m) = 200 gr = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0.2 kg
Velocità angulare (ω) = 5 rad/s
Lunghezza di a corda = raghju (r) = 60 cm = 60/100 m = 0.6 m
Ricerca: A forza centripeta
Soluzione:
A forza centripeta hè a forza risultante chì provoca l'accelerazione centripeta.
L'equazione di a forza centripeta:
∑F = ma s
∑F = mv² / r = mω² r
∑ F = forza centripeta , m = massa di l'ughjettu , v = velocità lineare , ω = velocità angulare , r = raghju.
∑F = m ω 2 r = (0.2)(5) 2 (0.6) = (0.2)(25)(0.6) = 3 N
2. Una petra attaccata à a fine di una corda è fatta girà in un cerchju urizzuntale da un studiente. Sè a velocità finale di a petra = 2 x a velocità iniziale, chì hè a forza centripeta ?
Cunnisciutu:
Massa di a petra = m
Velocità di a petra = v
Lunghezza di a corda = raghju = r
Ricerca: A forza centripeta
Soluzione:
3. Una strada curva di raghju R hè cuncipita in modu chì una vittura chì viaghja à una velocità di 10 ms –1 pò negocià a curva in modu sicuru. U coefficientu di attritu staticu trà a vittura è a strada = 0.5. Chì ghjè u raghju ? Accelerazione dovuta à a gravità (g) = 10 ms –2.
Cunnisciutu:
Velocità (v) = 10 m/s
U coefficientu di attritu staticu trà a vittura è a strada (μ s ) = 0.5
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/ s²
Cercatu: Radiu
Soluzione:
L'unica forza in a direzzione urizzuntale hè a forza di attritu staticu. L'equazione di l'attritu staticu:
4. U coefficientu di attritu staticu trà u pneumaticu è a strada hè 0.4. Sè l'accelerazione per via di a gravità hè 10 m/s2 , chì hè a velocità massima affinchì a vittura possi girà senza sbandà fora di una traiettoria curva.
Cunnisciutu:
Coefficiente di attritu staticu (μs) = 0.4
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/ s²
Raggiu di u percorsu (R) = 40 metri
Ricercatu: velocità massima (v)
Soluzione:
L'equazione di a seconda lege di Newton in u muvimentu circulare uniforme:
ΣF = forza centripeta = forza netta , m = m ass , a s = accelerazione centripeta , v = velocità lineare , R = raghju di a traiettoria
Forza centripeta
A forza centripeta hè a forza netta chì produce accelerazioni centripete. In questu casu, a forza centripeta hè a forza di attritu staticu.
L'equazione di a forza di attritu staticu:
μ s = coefficientu di attritu staticu , w = pesu , m = massa, g = accelerazione di gravità
A velocità massima (v):
- Chì ghjè a forza centripeta?
- Avanti: A forza centripeta hè a forza chì agisce nantu à un ughjettu chì si move in una traiettoria circulare, diretta versu u centru di u cerchju o di a traiettoria. Hè rispunsevule di mantene l'ughjettu in u so muvimentu circulare.
- Cumu si distingue a forza centripeta da a forza centrifuga?
- Avanti: A forza centripeta hè una forza reale chì agisce nantu à un ughjettu per mantene lu in muvimentu in una traiettoria circulare. A forza centrifuga, invece, hè una forza percepita chì pare spinghje un ughjettu luntanu da u centru di un cerchju quandu hè osservata da un quadru di riferimentu in rotazione. A forza centrifuga hè spessu chjamata forza "fittizia" o "pseudo".
- Chì succede se a forza centripeta annantu à un ughjettu in rotazione hè bruscamente rimossa?
- Avanti: Sè a forza centripeta annantu à un ughjettu in rotazione hè subitu rimossa, l'ughjettu si moverà in una linea retta tangente à a traiettoria circulare in u puntu induve a forza hè stata rimossa, seguendu a prima lege di u muvimentu di Newton.
- Cumu cambia a forza centripeta necessaria cù u raghju di a traiettoria circulare per una velocità costante?
- Avanti: A forza centripeta necessaria hè inversamente proporzionale à u raghju di a traiettoria circulare. Sè a velocità ferma custante ma u raghju aumenta, a forza centripeta necessaria diminuisce, è vice versa.
- Cumu cambia a forza centripeta se a velocità di un ughjettu in muvimentu circulare hè radduppiata?
- Avanti: A forza centripeta hè direttamente proporzionale à u quadratu di a velocità di l'ughjettu. Cusì, se a velocità hè radduppiata, a forza centripeta necessaria diventa quattru volte più grande.
- A gravità pò agisce cum'è una forza centripeta?
- Avanti: Iè, a gravità pò agisce cum'è una forza centripeta. Un esempiu primu hè a forza gravitazionale trà a Terra è a Luna, chì mantene a Luna in a so orbita intornu à a Terra.
- Perchè ti senti spintu da cantu quandu pigli una curva brusca in vittura ?
- Avanti: Quandu una vittura face una curva brusca, a forza centripeta agisce versu u centru di a curva, mantenendu a vittura nantu à a so traiettoria circulare. Tuttavia, u vostru corpu tende à cuntinuà in linea retta per via di l'inerzia. Questa spinta versu l'esternu chì sentite hè una reazione à a forza centripeta è hè spessu scambiata per "forza centrifuga".
- Cumu a massa di un ughjettu affetta a forza centripeta necessaria per un muvimentu circulare à una velocità costante?
- Avanti: A forza centripeta necessaria hè direttamente proporzionale à a massa di l'ughjettu. Sè a massa di l'ughjettu hè radduppiata, a forza centripeta necessaria radduppia ancu ella, datu chì a velocità è u raghju fermanu custanti.
- Chì rolu ghjoca l'attritu in a forza centripeta quandu una vittura gira ?
- Avanti: Quandu una vittura gira, hè a forza di frizione trà i pneumatici è a strada chì furnisce a forza centripeta necessaria per mantene a vittura in una traiettoria curva. S'ellu ùn ci fussi micca frizione (per esempiu, nantu à una strada ghiacciata), a vittura ùn puderebbe micca fà a girata è scivulerebbe versu l'esternu.
- A tensione in una corda pò agisce cum'è una forza centripeta?
- Avanti: Iè, a tensione in una corda pò agisce cum'è una forza centripeta. Per esempiu, quandu un oggettu hè fattu girà in un percorsu circulare cù una corda, a tensione in a corda furnisce a forza centripeta necessaria per mantene l'oggettu in muvimentu in u cerchju.
