10 Esempi di domande sulla coppia
1. La massa dell'asta AB può essere trascurata. Se FR è la risultante delle tre forze F1 , F2 e F3 , allora l'intensità della forza F2 e la distanza x sono...
A. 50 N verso il basso e 0,5 m a sinistra di A
B. 50 N verso l'alto e 0,5 m a destra di A
C. 50 N verso l'alto e 0,75 m a sinistra di A
D. 50 N verso il basso e 0,75 m a destra di A
E. 50 N verso l'alto e 0,2 m a destra di A
Discussione
È noto che:
Forza risultante (FR ) = 40 N
F 1 = 10 N
F 3 = 20 N
Domanda: L'intensità della forza F 2 e la distanza x
Risposta :
Calcola l'intensità della forza F2 :
La forza diretta verso l'alto è positiva, la forza diretta verso il basso è negativa.
ΣF = 0 (l'asta è ferma e non si muove)
– FR + F1 + F2 – F3 = 0
– 40 + 10 + F 2 – 20 = 0
– 30 + F 2 – 20 = 0
– 50 + F 2 = 0
F2 = 50 Newton, è positivo perché la direzione della forza è verso l'alto.
Calcola la distanza x:
Seleziona il punto A come asse di rotazione.
τ 1 = F 1 l 1 = (10 N)(1 m) = 10 Nm
La coppia 1 è positiva perché provoca la rotazione dell'asta AB in senso antiorario.
τ 2 = F 2 x = (50)(x) = 50x Nm
La coppia 1 è positiva perché provoca la rotazione dell'asta AB in senso antiorario.
τ 3 = F 3 x = (20 N)(1,75 m) = -35 Nm
La coppia 1 è negativa perché provoca la rotazione dell'asta AB nella stessa direzione della rotazione in senso orario.
Coppia risultante:
Στ = 0 (l'asta è ferma e non ruota)
10 + 50x – 35 = 0
50x - 25 = 0
50x = 25
x = 25/50
x = 0,5 metri
La risposta corretta è B.
2. Le forze F1 , F2 , F3 e F4 agiscono sull'asta ABCD come mostrato in figura! Se si trascura la massa dell'asta, il valore del momento della forza rispetto al punto A è...
A. 15 Nm
B. 18 Nm
C. 35 Nm
D. 53 Nm
E. 68 Nm
Discussione
L'asse di rotazione è il punto A.
È noto che:
Forza F 1 = 10 N, braccio di forza l 1 = 0
Forza F 2 = 4 N, braccio di forza l 2 = 2 metri
Forza F 3 = 5 N, braccio di forza l 3 = 3 metri
Forza F 4 = 10 N, braccio di forza l 4 = 6 metri
Domanda: Momento della forza rispetto al punto A
Risposta :
Momento di forza 1 (τ 1 ) = F 1 l 1 = (10)(0) =
Momento di forza 2 (τ 2 ) = F 2 l 2 = (4)(2) = -8 Nm
Momento di forza 3 (τ 3 ) = F 3 l 3 = (5)(3) = 15 Nm
Momento di forza 4 (τ 4 ) = F 4 l 4 = (10)(6) = -60 Nm
Il momento della forza è positivo se la forza provoca la rotazione dell'asta in senso antiorario.
Il momento della forza è negativo se la forza provoca la rotazione dell'asta in senso orario.
Momento risultante della forza:
τ = 0 – 8 Nm + 15 Nm – 60 Nm
τ = -68 Nm + 15 Nm
τ = -53 Nm
Un segno negativo significa che l'asta ruota in senso orario.
La risposta corretta è D.
3. Un'asta di cui si trascura la massa è soggetta a tre forze FA = FC = 10 N e FB = 20 N come mostrato in figura. Se la distanza AB = BC = 20 cm, allora il modulo del momento della forza rispetto al punto C è…
A. 0 Nm
B. 1 Nm
C. 4 Nm
D. 6 Nm
E. 8 Nm
Discussione
È noto che :
L'asse di rotazione si trova nel punto C.
La distanza tra FA e l'asse di rotazione (rAC ) = 40 cm = 0,4 metri
La distanza tra F B e l'asse di rotazione (r BC ) = 20 cm = 0,2 metri
La distanza tra F C e l'asse di rotazione (r CC ) = 0 cm
F A = 10 Newton
F B = 20 Newton
FC = 10 Newton
Domanda : Momento risultante della forza se l'asta viene ruotata sull'asse in C
Risposta :
Calcola il momento di forza prodotto da ciascuna forza.
Momento della forza A
Στ A = (F A )(r AC sin 90 o ) = (10 N)(0,4 m)(1) = -4 Nm
Il momento della forza A è negativo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza A è oraria.
Momento della forza B
Στ B = (F B )(r BC sin 90 o ) = (20 N)(0,2 m)(1) = 4 Nm
Il momento della forza B è positivo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza B è antioraria.
Momento della forza C
Στ C = (F C )(r CC sin 90 o ) = (10 N)(0)(1) = 0
Il momento della forza C è indicato con un valore di 0 perché la forza FC coincide con l'asse di rotazione.
Momento risultante della forza
Στ = Στ 1 + Στ 2 + Στ 3
Στ = -4 + 4 + 0
Στ = 0 Nm
La risposta corretta è A.
4. Un'asta lunga 50 cm è soggetta a 3 forze di uguale intensità, come mostrato nella figura seguente. Se l'asta viene ruotata attorno al perno nel punto C, l'intensità del momento totale della forza è…
A. 1 Nm
B. 3 Nm
C. 4 Nm
D. 5 Nm
E. 6 Nm
Discussione
È noto che :
L'asse di rotazione si trova nel punto C.
La distanza tra F 1 e l'asse di rotazione (r 1 ) = 30 cm = 0,3 metri
La distanza tra F 2 e l'asse di rotazione (r 2 ) = 10 cm = 0,1 metri
La distanza tra F 3 e l'asse di rotazione (r 3 ) = 20 cm = 0,2 metri
F 1 = 10 Newton
F 2 = 10 Newton
F 3 = 10 Newton
Domanda : Momento risultante della forza se l'asta viene ruotata sull'asse in C
Risposta :
Calcola il momento di forza prodotto da ciascuna forza.
Momento della forza 1
Στ 1 = (F 1 )(r 1 sin 90 o ) = (10 N)(0,3 m)(1) = -3 Nm
Il momento della forza 1 è negativo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza 1 è nella stessa direzione della rotazione delle lancette dell'orologio.
Momento della forza 2
Στ 2 = (F 2 )(r 2 sin 90 o ) = (10 N)(0,1 m)(1) = 1 Nm
Il momento della forza 2 è positivo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza 2 è antioraria.
Momento della forza 3
Στ 3 = (F 3 )(r 3 sin 30 o ) = (10 N)(0,2 m)(0,5) = -1 Nm
Il momento della forza 3 è negativo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza 3 è nella stessa direzione della rotazione delle lancette dell'orologio.
Momento risultante della forza
Στ = Στ 1 + Στ 2 + Στ 3
Στ = -3 + 1 – 1
Στ = -3 Nm
L'intensità del momento risultante della forza è di 3 Newton metri. Un segno negativo per il momento risultante della forza significa che la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento risultante della forza è la stessa della direzione di rotazione della lancetta dell'orologio.
La risposta corretta è B.
5. Tre forze F1 , F2 e F3 agiscono su un'asta come mostrato nella figura seguente. Se si trascura la massa dell'asta e la sua lunghezza è di 4 metri, allora il valore del momento della forza rispetto all'asse di rotazione nel punto C è... (sin 53 ° = 0,8, cos 53 ° = 0,6, AB = BC = CD = DE = 1 metro)
A. 12 Nm
B. 8 Nm
C. 6 Nm
D. 2 Nm
E. Zero
Discussione
È noto che:
L'asse di rotazione si trova nel punto C.
Forza 1 (F 1 ) = 5 Newton
La distanza tra il punto di lavoro F 1 e l'asse di rotazione (r 1 ) = 2 metri
Forza 2 (F 2 ) = 0,4 Newton
La distanza tra il punto di lavoro F 2 e l'asse di rotazione (r 2 ) = 1 metri
Forza 3 (F 3 ) = 4,8 Newton
La distanza tra il punto di lavoro F 3 e l'asse di rotazione (r 3 ) = 2 metri
Domanda: Qual è il valore del momento della forza rispetto all'asse di rotazione nel punto C?
Risposta :
Momento di forza 1:
τ 1 = F 1 r sin 53 o = (5 N)(2 m)(0,8) = (10)(0,8) N = 8 N
Il momento della forza 1 fa ruotare l'asta in senso antiorario, quindi il momento della forza 1 ha segno positivo.
Momento di forza 2:
τ 2 = F 2 r sin 90 o = (0,4 N)(1 m)(1) = -0,4 N
Il momento della forza 2 fa sì che l'asta ruoti nella direzione della rotazione oraria, quindi il momento della forza 2 ha segno negativo.
Momento di forza 3:
τ 3 = F 3 r sin 90 o = (4,8 N)(2 m)(1) = -9,6 N
Il momento della forza 3 fa sì che l'asta ruoti nella direzione della rotazione oraria, quindi il momento della forza 3 ha segno negativo.
Momento risultante della forza:
∑τ = τ 1 – τ 2 – τ 3 = 8 – 0,4 – 9,6 = 8 – 10 = -2 Nm
L'intensità del momento di forza è di 2 Newton metri. Un momento di forza negativo significa che l'asta ruota in senso antiorario.
La risposta corretta è D.
6. L'intensità del momento risultante della forza sull'asse nel punto O dovuto alle forze che agiscono sull'asta, se si trascura la sua massa, è...
A. 7,5 Nm
B. 4 Nm
C. 3,5 Nm
D. 3 Nm
E. 2 Nm
Discussione
È noto che:
L'asse di rotazione si trova nel punto O.
Forza 1 (F 1 ) = 6 Newton
La distanza tra il punto di lavoro F 1 e l'asse di rotazione (r 1 ) = 1 metri
Forza 2 (F 2 ) = 6 Newton
La distanza tra il punto di lavoro F 2 e l'asse di rotazione (r 2 ) = 2 metri
Forza 3 (F 3 ) = 4 Newton
La distanza tra il punto di lavoro F 3 e l'asse di rotazione (r 3 ) = 2 metri
Domanda: Qual è il valore del momento della forza rispetto all'asse di rotazione nel punto C?
Risposta :
Momento di forza 1:
τ 1 = F 1 l 1 = (6 N)(1 m) = 6 Nm
Il momento della forza 1 fa ruotare l'asta in senso antiorario, quindi il momento della forza 1 ha segno positivo.
Momento di forza 2:
τ 2 = F 2 r 2 sin 30 o = (6 N)(2 m)(0,5)= 6 Nm
Il momento della forza 2 fa ruotare l'asta in senso antiorario, quindi il momento della forza 2 ha segno positivo.
Momento di forza 3:
τ 3 = F 3 l 3 = (4 N)(2 m) = -8 Nm
Il momento della forza 3 fa sì che l'asta ruoti nella direzione della rotazione oraria, quindi il momento della forza 3 ha segno negativo.
Momento risultante della forza:
∑τ = τ 1 + τ 2 – τ 3 = 6 + 6 – 8 = 4 Nm
L'intensità del momento di forza è di 4 Newton metri. Un momento di forza positivo significa che l'asta ruota in senso antiorario.
La risposta corretta è B.
7. L'asta AB, di cui si trascura la massa, è posizionata orizzontalmente ed è soggetta a tre forze come mostrato in figura. Il momento risultante della forza che agisce sull'asta quando ruota attorno all'asse in D è… (sin 53 ° = 0,8)
A. 2,4 N m
B. 2,6 N m
C. 3,0 N m
D. 3,2 N m
E. 3,4 N m
Discussione
È conosciuto :
L'asse di rotazione o perno si trova nel punto D.
F1 = 10 N e l1 = r1 sin θ = (40 cm)(sin 53o) = (0,4 m)(0,8) = 0,32 metri
F2 = 10√2 N e l2 = r2 sin θ = (20 cm)(sin 45o) = (0,2 m)(0,5√2) = 0,1√2 metri
F3 = 20 N e l3 = r1 sin θ = (10 cm)(sin 90o) = (0,1 m)(1) = 0,1 metri
Chiesto : Momento risultante della forza
Jawab :
(positivo perché questo momento di forza fa ruotare il blocco in senso antiorario)
(negativo perché il momento di questa forza fa ruotare il blocco in senso orario)
(positivo perché questo momento di forza fa ruotare il blocco in senso antiorario)
Momento risultante della forza:
8. L'asta AB, la cui massa è trascurabile, è posizionata orizzontalmente ed è soggetta a tre forze come mostrato in figura. Il momento risultante della forza che agisce sull'asta quando ruota attorno all'asse in D è... (sin 53o 0,8 =)
A. 2,4 Nm
B. 2,6 Nm
C. 3,0 Nm
D. 3,2 Nm
E. 3,4 Nm
Discussione
È conosciuto :
L'asse di rotazione si trova nel punto D.
La distanza tra F1 e l'asse di rotazione (rAD) = 40 cm = 0,4 m
La distanza tra F2 e l'asse di rotazione (rBD) = 20 cm = 0,2 m
La distanza tra F3 e l'asse di rotazione (rCD) = 10 cm = 0,1 m
F1 = 10 Newton
F2 = 10√2 Newton
F3 = 20 Newton
Senza 53o = 0,8
Chiesto : Momento risultante della forza se l'asta viene ruotata sull'asse in D
Jawab :
Calcola il momento di forza prodotto da ciascuna forza.
Momento della forza 1
Il momento della forza 1 è positivo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza 1 è antioraria.
Momento della forza 2
Il momento della forza 2 è negativo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza 2 è nella stessa direzione della rotazione delle lancette dell'orologio.
Momento della forza 3
Il momento della forza 3 è positivo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza 3 è antioraria.
Momento risultante della forza
La risposta corretta è D.
9. Un'asta di cui si trascura la massa è soggetta a tre forze FA = FC = 10 N e FB = 20 N come mostrato in figura. Se la distanza AB = BC = 20 cm, allora il modulo del momento della forza rispetto al punto C è…
A. 0 Nm
B. 1 Nm
C. 4 Nm
D. 6 Nm
E. 8 Nm
Discussione
È conosciuto :
L'asse di rotazione si trova nel punto C.
La distanza tra FA e l'asse di rotazione (rAC) = 40 cm = 0,4 metri
La distanza tra FB e l'asse di rotazione (rBC) = 20 cm = 0,2 metri
La distanza tra FC e l'asse di rotazione (rCC) = 0 cm
FA = 10 Newton
FB = 20 Newton
FC = 10 Newton
Chiesto : Momento risultante della forza se l'asta viene ruotata sull'asse in C
Jawab :
Calcola il momento di forza prodotto da ciascuna forza.
Momento della forza A
Il momento della forza A è negativo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza A è oraria.
Momento della forza B
Il momento della forza B è positivo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza B è antioraria.
Momento della forza C
Il momento della forza C è contrassegnato con un valore di 0 perché gaya FC coincide con l'asse di rotazione
Momento risultante della forza
La risposta corretta è A.
10. Un'asta lunga 50 cm è soggetta a tre forze di uguale intensità, come mostrato nella figura seguente. Se l'asta viene ruotata attorno al perno nel punto C, l'intensità del momento totale della forza è...
A. 1 Nm
B. 3 Nm
C. 4 Nm
D. 5 Nm
E. 6 Nm
Discussione
È conosciuto :
L'asse di rotazione si trova nel punto C.
La distanza tra F1 e l'asse di rotazione (r1) = 30 cm = 0,3 metri
La distanza tra F2 e l'asse di rotazione (r2) = 10 cm = 0,1 metri
La distanza tra F3 e l'asse di rotazione (r3) = 20 cm = 0,2 metri
F1 = 10 Newton
F2 = 10 Newton
F3 = 10 Newton
Chiesto : Momento risultante della forza se l'asta viene ruotata sull'asse in C
Jawab :
Calcola il momento di forza prodotto da ciascuna forza.
Momento della forza 1
Il momento della forza 1 è negativo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza 1 è nella stessa direzione della rotazione delle lancette dell'orologio.
Momento della forza 2
Il momento della forza 2 è positivo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza 2 è antioraria.
Momento della forza 3
Il momento della forza 3 è negativo perché la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento della forza 3 è nella stessa direzione della rotazione delle lancette dell'orologio.
Momento risultante della forza
L'intensità del momento risultante della forza è di 3 Newton metri. Un segno negativo per il momento risultante della forza significa che la direzione di rotazione dell'asta causata dal momento risultante della forza è la stessa della direzione di rotazione della lancetta dell'orologio.
La risposta corretta è B.
https://gurumuda.net/physics/the-magnitude-of-net-torque-problems-and-solutions.htm
Fonte della domanda:
Domande di fisica per l'esame nazionale di fisica per la scuola superiore/istituto professionale.
