Forza d'attrito insufficiente e moneta parte per la tangente
Ragazzi scusate mi spiegate un attimino questo esercizio:
una monetina è poggiata su un piatto orizzontale che ruota attorno ad un'asse verticale alla velocità di tre giri in 3,14 s. La massa della monetina è 2.0 gr, quanto vale il coefficiente di attrito statico, se si osserva che la monetina parte per la tangente quando è collocata a più di 10 cm dal centro?
In precedenza l'esercizio mi chiede di trovare la velocità della monetina quando gira senza slittare a 5 cm dal centro, la trovo facilmente moltiplicando $\omega$ per il raggio di 5 cm. Chiede anche l'accelerazione e, sapendo la velocità, anche questo è molto semplice.
Ma a questa domanda non so come rispondere perchè mi rendo conto che c'è proprio qualcosa che non capisco alla base dell'esercizio. Le forze che agiscono sulla monetina sono la forza d'attrito, che è la forza centripeta che va verso il centro del piatto, la forza peso della monetina e la forza normale che va dal piatto verso l'alto nella direzione delle y.
Ma non capisco perchè la forza d'attrito non basta più? Cos'è che la contrasta? Capisco che ovviamente diminuisce all'aumentare del raggio, perchè è l'accelerazione diretta verso il centro del piatto a diminuire, ma non riesco ad andare oltre,
Mi aiutate per favore?
Scusate, mi ero dimenticata di scrivere che forse la forza normale è da considerarsi nulla dato che la monetina sta per staccarsi dal piatto.
una monetina è poggiata su un piatto orizzontale che ruota attorno ad un'asse verticale alla velocità di tre giri in 3,14 s. La massa della monetina è 2.0 gr, quanto vale il coefficiente di attrito statico, se si osserva che la monetina parte per la tangente quando è collocata a più di 10 cm dal centro?
In precedenza l'esercizio mi chiede di trovare la velocità della monetina quando gira senza slittare a 5 cm dal centro, la trovo facilmente moltiplicando $\omega$ per il raggio di 5 cm. Chiede anche l'accelerazione e, sapendo la velocità, anche questo è molto semplice.
Ma a questa domanda non so come rispondere perchè mi rendo conto che c'è proprio qualcosa che non capisco alla base dell'esercizio. Le forze che agiscono sulla monetina sono la forza d'attrito, che è la forza centripeta che va verso il centro del piatto, la forza peso della monetina e la forza normale che va dal piatto verso l'alto nella direzione delle y.
Ma non capisco perchè la forza d'attrito non basta più? Cos'è che la contrasta? Capisco che ovviamente diminuisce all'aumentare del raggio, perchè è l'accelerazione diretta verso il centro del piatto a diminuire, ma non riesco ad andare oltre,
Mi aiutate per favore?
Scusate, mi ero dimenticata di scrivere che forse la forza normale è da considerarsi nulla dato che la monetina sta per staccarsi dal piatto.
Risposte
Ho risolto la cosa, Ho capito che non era un problema di trovare quale fosse la forza contraria alla forza d'attrito, ma che il problema era che la forza d'attrito non raggiungeva il valore al quale doveva arrivare la forza centripeta che è condizionata dalla nuova velocità.
Grazie comunque!
Grazie comunque!
Bene, hai fatto il ragionamento corretto: quando la velocità aumenta la massima forza di attrito "disponibile" non è più in grado di fornire alla monetina l'accelerazione centripeta per mantenerla in moto di rotazione attorno all'asse. (Attenzione che l'ultima frase che avevi scritto nel messaggio non è corretta perché la forza normale è sempre presente dato che è fornita dal piano per equilibrare la forza peso, tanto è vero che l'attrito statico massimo disponibile lo puoi calcolare proprio come prodotto di tale forza normale per il coefficiente d'attrito).
Aggiungo solo che puoi fare un ragionamento equivalente mettendoti nel riferimento solidale con la piattaforma, in quel caso la monetina risente di una forza centrifuga che tende ad allontanarla dal centro della piattaforma e tale forza centrifuga è bilanciata dall'attrito statico del piano. E' interessante notare come l'osservatore solidale col piano rotante e l'osservatore esterno inerziale diano un'interpretazione diversa del ruolo della forza d'attrito, in un caso è la forza che bilancia la forza centrifuga, mentre nell'altro è la forza centripeta
Aggiungo solo che puoi fare un ragionamento equivalente mettendoti nel riferimento solidale con la piattaforma, in quel caso la monetina risente di una forza centrifuga che tende ad allontanarla dal centro della piattaforma e tale forza centrifuga è bilanciata dall'attrito statico del piano. E' interessante notare come l'osservatore solidale col piano rotante e l'osservatore esterno inerziale diano un'interpretazione diversa del ruolo della forza d'attrito, in un caso è la forza che bilancia la forza centrifuga, mentre nell'altro è la forza centripeta
Nel caso in cui sei solidale con la piattaforma, la forza centrifuga è quella che viene definita "apparente", cioè quella che devi aggiungere nella sommatoria delle forze per far valere la seconda legge di Newton anche in un sistema di riferimento non inerziale? Anche se non so se il piatto è accelerato o no.
Grazie!
Grazie!
Esatto.
Se il piatto ha una accelerazione angolare avresti oltre la forza centrifuga apparente anche una forza tangenziale apparente. Ma la forza cenrtrifuga c'è comunque.
Non credo che il piatto sia accelerato in questo problema, e comunque se lo fosse dovevi considerare anche nel sistema di riferimento assoluto un'accelerazione tangenziale sulla moneta oltre che una centripeta (entrambe fornite dall'attrito).
Se il piatto ha una accelerazione angolare avresti oltre la forza centrifuga apparente anche una forza tangenziale apparente. Ma la forza cenrtrifuga c'è comunque.
Non credo che il piatto sia accelerato in questo problema, e comunque se lo fosse dovevi considerare anche nel sistema di riferimento assoluto un'accelerazione tangenziale sulla moneta oltre che una centripeta (entrambe fornite dall'attrito).
Hai ragione.Grazie mille sei stato molto chiaro e assolutamente disponibilissimo!
CIao!
CIao!
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo