[Fisica] Moto circolare uniforme
Uno studente di peso Fp= 667 N fa un giro sulla ruota panoramica. Quando si trova nel punto piu’ alto la reazione
normale dovuta al sedile è Fn_alto=556N. Si sente piu’ leggero o piu’ pesante quando si trova nel punto piu’ alto?
Quale sara’ la reazione normale quando si trova nel punto piu basso?
Se la velocita’ della ruota raddoppia che valori assumono Fn_alto e Fn_basso?
Ora il problema sta nel fatto che pensando alle reazioni vincolari in atto tra seggiolino, studente e ruota mi viene da pensare al peso dello studente e alla forza centripeta esercitata dai bracci della ruota verso il centro della stessa come forze con lo stesso verso e rivolte verso il centro della ruota e quindi verso il basso, nel punto di massima altezza della ruota, e alla forza normale esercitata dal seggiolino sullo studente come unica forza rivolta verso l'alto. Con i dati forniti mi accorgo però che sbaglio a fare qualche considerazione a riguardo visto che, secondo quanto da me sopra esposto, la forza normale dovrebbe essere maggiore del peso e dovrebbe inoltre bilanciare forza peso e forza centripeta. So che sbaglio ma che verso hanno le forze?
Grazie in anticipo!!
Buona serata!!
normale dovuta al sedile è Fn_alto=556N. Si sente piu’ leggero o piu’ pesante quando si trova nel punto piu’ alto?
Quale sara’ la reazione normale quando si trova nel punto piu basso?
Se la velocita’ della ruota raddoppia che valori assumono Fn_alto e Fn_basso?
Ora il problema sta nel fatto che pensando alle reazioni vincolari in atto tra seggiolino, studente e ruota mi viene da pensare al peso dello studente e alla forza centripeta esercitata dai bracci della ruota verso il centro della stessa come forze con lo stesso verso e rivolte verso il centro della ruota e quindi verso il basso, nel punto di massima altezza della ruota, e alla forza normale esercitata dal seggiolino sullo studente come unica forza rivolta verso l'alto. Con i dati forniti mi accorgo però che sbaglio a fare qualche considerazione a riguardo visto che, secondo quanto da me sopra esposto, la forza normale dovrebbe essere maggiore del peso e dovrebbe inoltre bilanciare forza peso e forza centripeta. So che sbaglio ma che verso hanno le forze?
Grazie in anticipo!!
Buona serata!!
Risposte
in un sistema di riferimento fisso, con origine nel centro della ruota e asse x orizzontale, lo studente e' sottoposto:
Alla forza peso $vec{P}=-Mgvec{j}$ (sempre negativa)
Alla reazione del seggiolino $\vec{N}=N\vec{j}$ (sempre positiva).
Siccome lo studente si muove di moto circolare uniforme, la sua accelerazione normale (centripeta) e'
$-m\omega^2R\vec{j}$ nel punto piu' alto (cioe' rivolta verso il basso).
$m\omega^2R\vec{j}$ nel punto piu' basso. (Cioe' rivolta verso l'alto).
A questo punto hai tutti gli elementi per arrivare alla soluzione.
Alla forza peso $vec{P}=-Mgvec{j}$ (sempre negativa)
Alla reazione del seggiolino $\vec{N}=N\vec{j}$ (sempre positiva).
Siccome lo studente si muove di moto circolare uniforme, la sua accelerazione normale (centripeta) e'
$-m\omega^2R\vec{j}$ nel punto piu' alto (cioe' rivolta verso il basso).
$m\omega^2R\vec{j}$ nel punto piu' basso. (Cioe' rivolta verso l'alto).
A questo punto hai tutti gli elementi per arrivare alla soluzione.