Un aereo atterra e comincia a rallentare, fino a fermarsi, muovendosi lungo la pista. Se la sua massa è di , il modulo della sua velocità iniziale è e la forza di frenata risultante è . Quale è il modulo della sua velocità dopo ? Quale distanza ha percorso l’aereo in questo periodo di tempo?
Il moto che ferma l’aereo è un moto uniformemente accelerato e l’accelerazione è determinabile dal secondo principio della dinamica, infatti
dove sappiamo che questa è una decelerazione, e pertanto di segno negativo. Una volta determinata l’accelerazione questo diventa un esercizio sul moto uniformemente accelerato. Per prima cosa determiniamo la velocità dopo utilizzando la definizione di accelerazione, ossia
da cui
Determiniamo invece lo spazio percorso in quel lasso di tempo con la legge oraria, quindi
Un uomo di che pratica lo sci d’acqua in un lago viene tirato da un motoscafo, da fermo, fino a una velocità di in una distanza di . Quale è la forza risultante esercitata sullo sciatore, assumendo che l’accelerazione sia costante?
Tra le formule che conosciamo del moto uniformemente accelerato ne abbiamo una che ci permette di determinare l’accelerazione sapendo lo spazio percorso e la variazione di velocità, infatti
Una volta determinata l’accelerazione il secondo principio della dinamica ci permette di determinare la forza, infatti
Se supponiamo che il moto della palla da biliardo sia un moto uniformemente accelerato allora possiamo dire che l’accelerazione che ha provocato tale variazione di velocità sarà
Una volta che abbiamo determinato l’accelerazione il secondo principio della dinamica ci permette di determinare la forza, infatti
Roberta sta spingendo Sofia sulla slitta su una superficie orizzontale ghiacciata, praticamente senza attrito. Quando esercita sulla slitta una forza orizzontale costante di , la slitta ha un’accelerazione di ; se la slitta ha una massa di , quale è la massa di Sofia?
Il secondo principio della dinamica mette in relazione le forze che agiscono su un corpo con l’accelerazione dello stesso. In particolare vale la formula
Se ipotizziamo nulla la forza di attrito allora possiamo affermare, tramite il secondo principio della dinamica, che
A questo punto la domanda diventa una classica domanda sul moto uniformemente accelerato. Abbiamo un carrello che parte da fermo e vogliamo sapere la distanza percorsa in un tempo , tra le formule che conosciamo la legge oraria è quella che risolve l’esercizio, infatti
Su un pianeta lontano un astronauta raccoglie un sasso. Il sasso ha massa e, su questo particolare pianeta il suo peso è . Se l’astronauta esercita una forza verso l’alto di sul sasso, quale è la sua accelerazione?
Il secondo principio della dinamica mette in relazione le forze che agiscono su un corpo e l’accelerazione di tale corpo mediante la relazione
pertanto l’accelerazione è un vettore con stessa direzione e verso della risultante delle forze (in quanto la massa è sempre un numero positivo). In questo caso quindi la direzione dell’accelerazione sarà quella verticale e il verso diretto verso l’alto, siccome la forza esercitata dall’astronauta supera in modulo la forza peso. In definitiva quindi
Un oggetto di massa è inizialmente in quiete. Dopo che una forza di modulo ha agito su di esso per un tempo , l’oggetto ha una velocità . Supponi che la massa dell’oggetto raddoppi e che il modulo della forza applicata quadruplichi. Esprimi in funzione di il tempo necessario perchè l’oggetto acceleri da fermo fino alla velocità nella nuova situazione.
Sappiamo che un oggetto che parte da fermo con accelerazione dopo un tempo avrà velocità
quindi per risolvere l’esercizio ci basta calcolare l’accelerazione provocata dalla forza . Il secondo principio della dinamica ci dice che la forza e l’accelerazione che essa provoca sono legate dalla relazione
pertanto nel primo caso l’accelerazione sarà mentre nel secondo e quindi in definitiva, siccome l’accelerazione nella seconda configurazione è esattamente il doppio della prima, il tempo necessario per raggiungere la velocità sarà la metà, ossia .
Il testo dell’esercizio ci dice in maniera esplicita che la velocità di discesa del secchio è costante, per cui la somma vettoriale delle forze che agiscono sul secchio deve essere nulla (primo principio della dinamica). Una volta osservato questo possiamo notare che sul secchio, lungo la direzione verticale, agiscono solamente due forze: la forza peso e la tensione del filo. Inoltre siccome le due forze sono dirette in verso opposto varrà la relazione modulare
Una carrozza di massa viene trainata da due cavalli legati ciascuno a un cavo fissato alla carrozza. Se la carrozza proceda a una velocità costante di , su di essa agisce una forza di attrito di . Calcola la forza esercitata da ciascun cavallo.
Il testo dell’esercizio ci dice esplicitamente che la carrozza si muove di moto a velocità costante, pertanto il primo principio della dinamica ci dice che la somma vettoriale delle forze che agiscono sulla carrozza è nulla. Da quello che si deduce dall’esercizio le uniche due forze che agiscono sulla carrozza e che hanno la stessa direzione del moto sono la forza esercitata dai cavalli e la forza di attrito e siccome sono dirette in verso opposto tra i loro moduli varrà la relazione
e siccome i cavalli sono due possiamo aspettarci che ognuno eserciti la stessa quantità di forza, pertanto