4 esempi di domande sulla forza centripeta
1. Un oggetto di massa pari a 200 grammi è legato a una fune leggera e ruotato orizzontalmente con una velocità angolare costante di 5 rad s⁻¹ , come mostrato nella figura seguente. Se la lunghezza della fune è l = 60 cm, l'intensità della forza centripeta che agisce sull'oggetto è…
A. 0,3 N
B. 0,6 N
C. 3 N
D. 6 N
E. 30 N
Discussione
È noto che:
Massa dell'oggetto (m) = 200 grammi = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg
Velocità angolare (ω) = 5 radianti/secondo
Lunghezza della corda = raggio (r) della traiettoria circolare = 60 cm = 60/100 metri = 0,6 metri
Domanda: L'intensità della forza centripeta che agisce su un oggetto è...
Risposta :
La forza centripeta è la forza risultante che provoca l'accelerazione centripeta di un oggetto. La formula per la forza centripeta è:
∑ F = ma s
∑ F = mv 2 /r = m ω 2 r
Descrizione: ∑ F = forza centripeta, m = massa dell'oggetto, v = velocità tangenziale, ω = velocità angolare, r = raggio della traiettoria circolare.
∑ F = m ω 2 r = (0,2)(5) 2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 Newton
La risposta corretta è C.
2. Uno studente fa ruotare una pietra legata all'estremità di una corda. La pietra ruota orizzontalmente come mostrato sopra. Se la velocità di rotazione della pietra raddoppia, la forza centripeta diventa...
A. 6 volte originale
B. 5 volte l'originale
C. 4 volte l'originale
D. 2 volte ancora
E. 2 volte originale
Discussione
È noto che:
Massa della pietra = m
Velocità della pietra = v
Lunghezza della corda = raggio = r
Domanda: Se la velocità raddoppia, la forza centripeta diventa...
Risposta :
Se la velocità raddoppia, la forza centripeta diventa:
La forza centripeta diventa quattro volte quella originale.
La risposta corretta è C.
3. Una curva su una strada pianeggiante è progettata per essere percorsa da un'auto a una velocità massima di 10 ms⁻¹ . Il coefficiente di attrito tra gli pneumatici e la strada è 0,5 e il raggio di curvatura della strada è R m. Quindi il valore di R è… (g = 10 ms⁻² )
A. 7,5 metri
B. 8,0 metri
Circa 10 metri
D. 15 metri
E. 20 metri
Discussione
È noto che:
Velocità (v) = 10 m/s
Il coefficiente di attrito tra il pneumatico e la strada (μ s ) = 0,5
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/ s²
Domanda: Raggio di curvatura della strada (R metri)
Risposta :
L'unica forza orizzontale risultante che agisce su un'auto quando sterza è l'attrito statico . La formula per l'attrito statico è:
4. L'auto sta percorrendo una curva della strada nella posizione M, come mostrato nell'immagine sottostante.
Il coefficiente di attrito statico tra le ruote e la strada è 0,4 (accelerazione gravitazionale 10 m/s -2 ). Per evitare che l'auto esca di pista, la velocità massima consentita è…
A. √10 ms-1
B. 2 √ 10 ms -1
C. 4 √ 10 ms -1
D. 5 √ 10 ms -1
E. 6 √ 10 ms -1
Discussione
È noto che:
Coefficiente di attrito statico (μ s ) = 0,4
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/ s²
Raggio di curvatura (R) = 40 metri
Domanda: velocità massima (v)
Risposta :
Seconda legge del moto di Newton nel moto circolare uniforme
Informazione :
ΣF = forza centripeta = forza risultante = forza totale, m = massa dell'oggetto, a s = accelerazione centripeta, v = velocità lineare, R = raggio di curvatura
Forza centripeta
La forza centripeta è la forza risultante diretta verso il centro di una traiettoria circolare. Quando un'auto si muove in cerchio, l'unica forza diretta verso il centro è l'attrito statico, quindi l'attrito statico è una forza centripeta.
Formula della forza di attrito statico:
Informazione :
μ s = coefficiente di attrito statico, w = peso dell'oggetto, m = massa dell'oggetto, g = accelerazione di gravità.
Calcola la velocità massima (v):
La risposta corretta è C.
Fonte della domanda:
Domande di fisica per l'esame nazionale di fisica per la scuola superiore/istituto professionale.
