Una valigia viene tirata mediante una cinghia che forma un angolo di rispetto all’orizzontale. Se la forza applicata alla cinghia è di , quanto lavoro compie la forza se la valigia viene tirata a velocità costante per ?
Uno sciatore scende con velocità costante di lungo un pendio inclinato di rispetto all’orizzontale. La sua massa è . Trascura l’attrito con l’aria. Calcola il lavoro compiuto dalla forza d’attrito con il suolo in
Il lavoro compiuto da una forza costante che agisce su un oggetto che compie uno spostamento si ottiene tramite la formula
Per poter risolvere l’esercizio dobbiamo quindi calcolare la forza di attrito e lo spazio percorso, siccome la forza di attrito ha stessa direzione ma verso opposto rispetto allo spostamento. Per calcolare lo spazio percorso usiamo le conoscenze che abbiamo sui moti rettilinei uniformi, infatti sappiamo che
Per calcolare la forza di attrito utilizziamo le nostre conoscenze sui principi della dinamica, infatti se lo sciatore viene giù a velocità costante allora la risultante delle forze applicate su di lui è nulla, e pertanto la forza di attrito (in modulo) eguaglia perfettamente la componente parallela della forza peso, ossia
Una volta calcolata anche la forza possiamo completare l’esercizio
Un secchio contenente del cemento viene issato al quinto piano di un palazzo da una fune che passa attorno a una carrucola. La tensione della fune è costante per , poi aumenta linearmente nei successivi fino a raggiungere il valore di . Il lavoro totale compiuto dalla fune è di .
Calcola il valore della tensione della fune nei primi .
Quando vogliamo calcolare il lavoro compiuto da una forza non costante il grafico forza spostamento ci viene in aiuto. Infatti sappiamo che il lavoro può essere calcolato come l’area del grafico forza-spostamento (nel caso in cui la forza e lo spostamento abbiano stessa direzione e stesso verso). Pertanto
Due rimorchiatori conducono una nave in porto. Entrambi applicano una forza di e i due cavi che trainano la nave formano un angolo di . Calcola il lavoro compiuto da ciascun rimorchiatore quando la nave si sposta di .
Il lavoro compiuto da una forza costante che agisce su un oggetto che compie uno spostamento si ottiene tramite la formula
L’unica cosa che ci manca per applicare in maniera diretta la formula è l’angolo che si forma tra la forza, e quindi tra la corda, e la direzione dello spostamento. Se assumiamo che i due rimorchiatori agiscano in maniera perfettamente identica possiamo allora dedurre che la nave prosegue lungo la bisettrice dell’angolo formato dalle due funi, pertanto l’angolo formato tra la direzione della nave e la fune sarà di . Una volta dedotto questo applichiamo la formula
In un parco di divertimenti Anna e Alice scivolano su una canoa lungo un percorso composta da un tratto inclinato di lunghezza e da un tratto orizzontale di lunghezza . La forza di attrito nel primo tratto è di e nel secondo tratto è di . Calcola il lavoro compiuto dalle forze di attrito.
Due ragazzi trascinano un frigorifero per in direzione orizzontale. Il primo ragazzo esercita una forza di modulo che forma un angolo di rispetto alla direzione orizzontale. Il secondo ragazzo esercita una forza di modulo che forma un angolo di rispetto alla direzione orizzontale. Calcola il lavoro totale compiuto dai due ragazzi sul frigorifero.
Un vagone ferroviario percorre un tratto curvilineo lungo . Il tratto ferroviario è un arco di circonferenza di raggio . Determina il lavoro compiuto dai binari per trattenere il vagone sul tratto ferroviario.
Nei moti circolari uniformi la forza che determina l’accelerazione centripeta è una forza con direzione radiale e diretta verso il centro della circonferenza, mentre lo spostamento è uno spostamento tangente alla circonferenza. Ne segue che istante per istante il vettore forza centripeta (che in questo caso è la forza di attrito tra i binari e il treno, infatti è tale forza che permette al treno di compiere la curva) e il vettore spostamento sono perpendicolare, infatti il raggio di una circonferenza è sempre perpendicolare alla tangente, per cui il lavoro compiuto è nullo siccome .
Nei moti circolari uniformi la forza che determina l’accelerazione centripeta è una forza con direzione radiale e diretta verso il centro della circonferenza, mentre lo spostamento è uno spostamento tangente alla circonferenza. Ne segue che istante per istante il vettore forza centripeta (che in questo caso è la tensione del filo, infatti è la tensione del filo che permette alla pallina di compiere una traiettoria circolare) e il vettore spostamento sono perpendicolare, infatti il raggio di una circonferenza è sempre perpendicolare alla tangente, per cui il lavoro compiuto è nullo siccome .