Problemi risolti nelle leggi del moto di Newton : forza di attrito statico e dinamico.
1. Un oggetto poggia su un pavimento orizzontale. Il coefficiente di attrito statico è 0.4 e l'accelerazione di gravità è 9.8 m/s² . Determinare (a) la forza massima dell'attrito statico (b) la forza minima di F
Soluzione
Conosciuto :
Massa (m) = 1 kg
Il coefficiente di attrito statico (μ s ) = 0.4
L'accelerazione di gravità (g) = 9.8 m/ s²
Peso (w) = mg = (1 kg)(10 m/s 2 ) = 10 kg m/s 2 = 10 Newton
Forza normale (N) = w = 10 Newton
Ricercato :
(a) La forza massima dell'attrito statico (b) La forza minima di F
soluzione:
(a) La forza massima dell'attrito statico
f s = μ s N
f s = (0.4)(9.8 N) = 3.92 Newton
(b) La forza minima di F
Se la forza F agisce sull'oggetto ma quest'ultimo non si muove, significa che sull'oggetto agisce anche la forza di attrito statico esercitata dal pavimento. Se l'oggetto inizia a muoversi, significa che la forza di attrito statico viene superata, ovvero che agisce anche la forza di attrito dinamico. L'oggetto inizia a muoversi se F è maggiore della forza massima di attrito statico.
Quindi la forza minima F = forza massima di attrito statico = 3.92 Newton.
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2. Una scatola di 1 kg viene tirata lungo una superficie orizzontale da una forza F, quindi la scatola si muove a velocità costante. Se il coefficiente di attrito cinetico è 0.1, determinare il modulo della forza F! (g = 9.8 m/ s² )
Conosciuto :
Il coefficiente di attrito cinetico ( μk ) = 0.1
Massa della scatola (m) = 1 kg
Accelerazione di gravità (g) = 9.8 m/ s²
Peso (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newton
Forza normale (N) = w = 9.8 Newton
Ricercato : F
soluzione:
La prima legge di Newton afferma che se nessuna forza netta agisce su un oggetto, ogni oggetto continua a rimanere nel suo stato di quiete, ovvero a muoversi a velocità costante in linea retta.
Quindi, se l'oggetto si muove a velocità costante , non deve esserci alcuna forza netta ( Σ F = 0) . La forza F viene esercitata sull'oggetto in direzione destra, in modo che la forza di attrito cinetico venga esercitata sull'oggetto in direzione sinistra.
∑ F = 0
F – f k = 0
F = f k
La forza dell'attrito cinetico:
f k = μ k N = (0.1)(9.8 N) = 0.98 Newton
L'oggetto si muove con velocità costante, F = f k = 0.98 Newton
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3. Un oggetto scivola lungo un piano inclinato con velocità costante. Determinare il coefficiente di attrito cinetico ( μk ) . g = 9.8 m/ s²
Soluzione
w = peso, w x = componente orizzontale del peso, diretta lungo il piano inclinato, w y = componente verticale del peso, perpendicolare al piano inclinato, N = forza normale, f k = forza di attrito cinetico.
Conosciuto :
Massa (m) = 1 kg
Accelerazione di gravità (g) = 9.8 m/ s²
peso (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newton
w x = w sin 30 o = (9.8 N)(0.5) = 4.9 Newton
w y = w cos 30 o = (9.8 N)(0.5) √ 3 = 4.9 √ 3 Newton
Forza normale (N) = w y = 4.9 √ 3 Newton
Si ricerca : coefficiente di attrito cinetico ( μk )
soluzione:
L'oggetto scivola lungo un piano inclinato con velocità costante in modo che la forza netta sia pari a 0.
∑ F = 0
w x – f k = 0
w x = f k
w x = μ k N
5 = μ k ( 5 √ 3 )
μ k = 5 / 5 √ 3
μ k = 1 / √ 3
μ k = 0.58
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- Massa e peso
- Forza normale
- Seconda legge del moto di Newton
- Forza di attrito
- Movimento su una superficie orizzontale senza forza di attrito
- Moto di due corpi con la stessa accelerazione su una superficie orizzontale ruvida con forza di attrito
- Moto su un piano inclinato senza forza di attrito
- Moto su un piano inclinato ruvido con forza di attrito
- Movimento in un ascensore
- Movimento di corpi collegati da corde e pulegge
- Due corpi con la stessa accelerazione
- Percorrere una curva piatta: dinamica del moto circolare
- Percorrere una curva sopraelevata: dinamica del moto circolare
- Moto uniforme in un cerchio orizzontale
- Forza centripeta nel moto circolare uniforme
