Conservazione energia arco-freccia?
Ciao, potete chiarirmi un dubbio?
Mi viene chiesto di calcolare il modo in cui l'energia meccanica del sistema arco-freccia cambia, a partire da quando il sistema è a terra -> viene impugnato -> si tende il filo dell'arco -> viene scagliata la freccia -> e infine questa si conficca nel terreno.
E' semplice il passaggio da energia potenziale a cinetica, il mio dubbio riguarda ciò che accade nell'ultimo passaggio: una volta che la freccia ha raggiunto il terreno la sua energia meccanica si annulla (perchè è ferma ed è ad altezza h=0)..allora come si dissipa l'energia che aveva?
Il prof ha accennato ad una variazione di temperatura (il terreno si scalda), e solo questo causa un passaggio di calore e così la dissipazione..ma perché la temperatura del terreno aumenta??
Grazie in anticipo!!
Mi viene chiesto di calcolare il modo in cui l'energia meccanica del sistema arco-freccia cambia, a partire da quando il sistema è a terra -> viene impugnato -> si tende il filo dell'arco -> viene scagliata la freccia -> e infine questa si conficca nel terreno.
E' semplice il passaggio da energia potenziale a cinetica, il mio dubbio riguarda ciò che accade nell'ultimo passaggio: una volta che la freccia ha raggiunto il terreno la sua energia meccanica si annulla (perchè è ferma ed è ad altezza h=0)..allora come si dissipa l'energia che aveva?
Il prof ha accennato ad una variazione di temperatura (il terreno si scalda), e solo questo causa un passaggio di calore e così la dissipazione..ma perché la temperatura del terreno aumenta??
Grazie in anticipo!!
Risposte
Ciao maruzzella,
provo a risponderti.
Fisicamente la temperatura aumenta per motivi molto complessi che nel dettaglio non conosco. Si può però affermare abbastanza grossolanamente che il terreno si scalda per attrito
- attrito tra freccia e terreno mentre la freccia si conficca
- attrito tra le varie parti del terreno nella zona "vicina" alla freccia conficcata (immaginati ad esempio un terreno ghiaioso: i vari sassolini mentre la freccia si conficca fanno attrito tra di loro)
- compressione e deformazione del terreno (una specie di attrito interno al materiale)
come si passi fisicamente dall'attrito all'aumento di temperatura, cioè cosa succede realmente nel materiale a livello atomico, questo onestamente non lo so.
Se dovessi quantificare e usare delle formule per affrontare il tuo problema, userei il primo principio della termodinamica, considerando come sistema fisico: freccia + terreno intorno alla freccia. e come due istanti: quello subito prima dell'impatto e quello in cui la freccia si è appena conficcata completamente ed è ferma.
ragionevolmente* l'energia cinetica iniziale della freccia si trasforma tutta in aumento di energia interna del sistema, quindi in aumento di temperatura.
(*) includo nel sistema abbastanza terreno da trascurare il lavoro fatto dall'esterno sul sistema. inoltre suppongo che il tempo che impiega la freccia a conficcarsi nel terreno sia abbastanza piccolo da trascurare il calore che scambia il sistema con l'esterno tra i due istanti di tempo considerati
provo a risponderti.
Fisicamente la temperatura aumenta per motivi molto complessi che nel dettaglio non conosco. Si può però affermare abbastanza grossolanamente che il terreno si scalda per attrito
- attrito tra freccia e terreno mentre la freccia si conficca
- attrito tra le varie parti del terreno nella zona "vicina" alla freccia conficcata (immaginati ad esempio un terreno ghiaioso: i vari sassolini mentre la freccia si conficca fanno attrito tra di loro)
- compressione e deformazione del terreno (una specie di attrito interno al materiale)
come si passi fisicamente dall'attrito all'aumento di temperatura, cioè cosa succede realmente nel materiale a livello atomico, questo onestamente non lo so.
Se dovessi quantificare e usare delle formule per affrontare il tuo problema, userei il primo principio della termodinamica, considerando come sistema fisico: freccia + terreno intorno alla freccia. e come due istanti: quello subito prima dell'impatto e quello in cui la freccia si è appena conficcata completamente ed è ferma.
ragionevolmente* l'energia cinetica iniziale della freccia si trasforma tutta in aumento di energia interna del sistema, quindi in aumento di temperatura.
(*) includo nel sistema abbastanza terreno da trascurare il lavoro fatto dall'esterno sul sistema. inoltre suppongo che il tempo che impiega la freccia a conficcarsi nel terreno sia abbastanza piccolo da trascurare il calore che scambia il sistema con l'esterno tra i due istanti di tempo considerati
Grazie mille Ralf!
Sei stato chiarissimo
Alla prossima
Sei stato chiarissimo
Alla prossima
figurati, l'argomento è molto interessante. Spero che qualcun'altro amico del forum ci sappia dire di più! alla prossima 
uè , maruzzè ,
tieni pure conto che un pò di energia la freccia la consuma pure per alzare un pò di terriccio, o scalzare dei sassolini come dice Ralf...E perchè si scalda il terreno ? Per attrito , te lo ha detto Ralf : se fai un buco nel muro con un trapano, la punta del trapano si scalda , certe volte non la puoi neanche toccare ...è l'attrito , che genera calore e dissipa energia .
tieni pure conto che un pò di energia la freccia la consuma pure per alzare un pò di terriccio, o scalzare dei sassolini come dice Ralf...E perchè si scalda il terreno ? Per attrito , te lo ha detto Ralf : se fai un buco nel muro con un trapano, la punta del trapano si scalda , certe volte non la puoi neanche toccare ...è l'attrito , che genera calore e dissipa energia .
Okok grazie Navigatore!
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