Un grande vaso in ceramica è collocato
Categoria: FISICA | FORZE | FORZA ATTRITO
Testo del quesito
Un grande vaso in ceramica è collocato all’ingresso di un ufficio. Il coefficiente di attrito statico tra il vaso e il pavimento è 0,24. Quando il vaso è vuoto, basta una forza orizzontale di modulo 8,2 N per spostarlo. Calcola la forza che bisogna applicare al vaso quando contiene una pianta di massa 1,2 kg.
Introduzione all'Argomento
1) Forze
Le forze occupano una posizione particolarmente rilevante nella fisica, in quanto fungono da tramite tra la matematica e il mondo fisico che ci circonda. Esse non solo catalizzano il cambiamento, modellando il dinamismo e la struttura delle particelle, ma incarnano anche il fulcro attraverso il quale si snodano interazioni fondamentali, dall’attrazione gravitazionale alla forza elettromagnetica. Nello studio delle forze ci imbattiamo in concetti di causa ed effetto, azione e reazione, esplorando le leggi che governano il moto e studiando i meccanismi invisibili che regolano le particelle.
2) Forza attrito
In questa lezione, ci addentreremo nel fenomeno della forza d’attrito, un aspetto quotidiano che sperimentiamo ogni volta che muoviamo oggetti su una superficie. La forza d’attrito è quella forza che si oppone al movimento relativo tra due superfici a contatto, come ad esempio una slitta che scivola lungo una collina o una tazza che viene spinta sul tavolo. La sua origine risiede nelle microscopiche irregolarità presenti sulle superfici, che tendono a “agganciarsi” l’una all’altra, ostacolando il movimento. Distinguiamo principalmente tre tipi di attrito: l’attrito statico, dinamico e viscoso.
Risoluzione – Un grande vaso in ceramica è collocato
Concetti Chiave Utilizzati:
1. Forza di Attrito Statico:
\[ F_{att} = \mu F_{\perp} \]
Dove \( \mu \) è il coefficiente di attrito statico e \( F_{\perp} \) è la forza normale (perpendicolare alla superficie).
2. Forza Peso:
\[ F_{p} = mg \]
Dove \( m \) è la massa e \( g \) è l’accelerazione di gravità.
3. Forza Normale:
In assenza di altre forze verticali, la forza normale è uguale in modulo e opposta in direzione alla forza peso:
\[ F_{\perp} = F_{p} \]
Dati dell’Esercizio:
– Coefficiente di attrito statico, \( \mu \): 0,24.
– Forza necessaria per muovere il vaso vuoto, \( F_{vuoto} \): 8,2 N.
– Massa della pianta, \( m \): 1,2 kg.
– Accelerazione di gravità, \( g \): \( 9,81 \, \frac{N}{kg} \).
Passaggi della Risoluzione:
Passo 1: Calcolare la Forza Peso della Pianta
\[ F_{p} = m \cdot g \]
\[ F_{p} = 1,2 \, \text{kg} \times 9,81 \, \frac{\text{N}}{\text{kg}} = 11,772 \, \text{N} \]
Passo 2: Calcolare la Forza Normale
\[ F_{\perp} = F_{p} \]
Passo 3: Calcolare la Forza di Attrito con la Pianta nel Vaso
\[ F_{att} = \mu F_{\perp} \]
\[ F_{att} = 0,24 \times 11,772 \, \text{N} = 2,825 \, \text{N} \]
Passo 4: Calcolare la Forza Totale Necessaria per Muovere il Vaso con la Pianta
\[ F_{tot} = F_{vuoto} + F_{att} \]
\[ F_{tot} = 8,2 \, \text{N} + 2,825 \, \text{N} \]
\[ F_{tot} = 11,025 \, \text{N} \]
Risultato:
La forza totale necessaria per muovere il vaso quando contiene una pianta di massa \(1,2 \, \text{kg}\) è \(11,025 \, \text{N}\).
Spiegazione:
– Abbiamo iniziato calcolando la forza peso della pianta utilizzando la sua massa e l’accelerazione dovuta alla gravità.
– Successivamente, abbiamo utilizzato la forza peso per calcolare la forza normale, che è stata utilizzata per calcolare la forza di attrito statico tra il vaso (con la pianta) e il pavimento.
– Infine, abbiamo sommato la forza di attrito statico alla forza necessaria per muovere il vaso vuoto per ottenere la forza totale necessaria per muovere il vaso con la pianta.
