Esercizio

MATERIA – FISICA

Un cavo da traino, parallelo all’acqua, traina uno sciatore

Un cavo da traino, parallelo all’acqua, traina uno sciatore

Testo del Quesito:

Un cavo da traino, parallelo all’acqua, traina uno sciatore traina d’acqua, direttamente dietro la barca, con velocità costante per una distanza di 65 m prima che lo sciatore cada. La tensione nel cavo è 120 N.
1. Il lavoro compiuto sullo sciatore dal cavo è positivo, negativo o nullo? Giustifica la risposta.
2. Calcola il lavoro compiuto dal cavo sullo sciatore.

Introduzione all’Argomento:

1) Lavoro ed Energia

In questa unità didattica affronteremo due argomenti nuovi, l’uno strettamente correlato all’altro. Daremo infatti una definizione fisica al concetto di lavoro e mostreremo come esso si lega all’energia. Capiremo poi come questa relazione sia fondamentale per lo studio di quella branchia della fisica che denominiamo dinamica. Lavoro ed energia ci permettono infatti di comprendere a pieno fenomeni che osserviamo quotidianamente. Basti pensare agli sforzi che compiamo quando andiamo a correre, o alla carica improvvisa che acquisiamo quando beviamo una bevanda zuccherata. Si tratta dunque di un argomento che, per quanto possa sembrare astratto e lontano dalla tangibilità, è in realtà estremamente concreto e vicino a tutti noi.

2) Lavoro di una Forza Costante

Il primo aspetto che analizziamo parlando di lavoro è quello relativo a una forza costante, ovvero una forza che rimane inalterata nel tempo. Ciò significa che modulo, direzione e verso rimangono gli stessi durante tutto l’intervallo considerato. Si tratta di un concetto assai importante, che ci introduce all’interno di questo capitolo e ci guiderà alla scoperta di alcuni teoremi, i quali ci daranno un’idea di concreta di molti aspetti della nostra quotidianità. Di seguito vediamo cosa si intende fisicamente per lavoro di una forza costante, la formula vettoriale, la formula del modulo, l’unità di misura e altro ancora. In quanto meno intuitiva rispetto ad altre grandezze (velocità, accelerazione, …), parlare di lavoro potrà sembrarci inizialmente complesso, ma state ben certi che il nostro team renderà il tutto di una semplicità disarmante.

Analisi dell’Esercizio:

In questo esercizio vi è un cavo da triano parallelo all’acqua che trascina con sé una barca a velocità costante. La risoluzione del quesito è abbastanza semplice, in quanto è sufficiente applicare i concetti teorici che abbiamo affrontato nell’unità didattica relativa all’argomento. Il lavoro compiuto sullo sciatore dal cavo è infatti positivo in quanto la forza che trascina lo sciatore (che coincide in modulo con la tensione del cavo) ha la stessa direzione e lo stesso verso dello spostamento. Per determinarne il modulo è poi sufficiente applicare la definizione.

Risoluzione dell’Esercizio:

Il lavoro compiuto sullo sciatore dal cavo è positivo in quanto la forza che trascina lo sciatore (che coincide in modulo con la tensione del cavo) ha la stessa direzione e lo stesso verso dello spostamento. Determino ora il lavoro compiuto applicando la definizione:

$$L
=
\vec F
\cdot
\vec {\Delta x}
=
F\Delta x \cos \alpha
=$$

$$=
120N\times65m\times\cos(0^\circ)
=
7,8\times10^3J$$

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