Forza frenante
Ciao a tutti, studiando fisica (sto all'università) mi sono imbattuto in questo problema:
Un'automobile di massa 1,45*10^3 kg con 4 persone a bordo, ciascuna di massa 70Kg , viaggia alla velocità di 115Km/h.
Ad un certo punto, per esaurimento del carburante, il motore si spegne e in 10s la vettura, a causa dell'attrito fra pneumatici e superficie stradale e della resistenza dell'aria, rallenta sino a 90 Km/h. Qual è la forza ritardatrice risultante che mediamente ha agito sulla vettura nell'intervallo di tempo considerato?
Per forza ritardatrice ho inteso una forza frenante che si va ad opporre al moto dell'auto, quindi la forza che ha mutato
il corpo facendolo decelerare da t0 a t1 (correggetemi se sbaglio).
Dato che parlava solo del peso dell'automobile, ho intuito che il peso indicato era per la vettura senza passeggeri (spero che non sia stato un semplice tranello) quindi ho sommato la massa dei passeggeri all'automobile :
70 Kg *4= 280Kg ----> 280 Kg + 1,45*10^3 = 1,73*10^3 Kg,
sapendo la velocità a t0 e t1 ho calcolato l'accelerazione subita nell'intervallo: a=(v1-v0)/t ----> a=(90-115)Km/h/2,7*10^-3 h
avendo come risultato = -2,5Km/h , la macchina ha quindi decelerato e mi trovo con l'accelerazione negativa nell'intervallo di tempo considerato, ora volevo applicare la formula F=m*a per trovare la forza F1 avendo i dati disponibili, per poi sottrarla a quella di F0 e avere la forza che ha agito, ma ho capito che non poteva essere così perchè non ho dati per calcolarmi la F0 del veicolo .... qualcuno potrebbe cortesemente darmi una mano?? Devo mettere qualche formula a sistema?
Un'automobile di massa 1,45*10^3 kg con 4 persone a bordo, ciascuna di massa 70Kg , viaggia alla velocità di 115Km/h.
Ad un certo punto, per esaurimento del carburante, il motore si spegne e in 10s la vettura, a causa dell'attrito fra pneumatici e superficie stradale e della resistenza dell'aria, rallenta sino a 90 Km/h. Qual è la forza ritardatrice risultante che mediamente ha agito sulla vettura nell'intervallo di tempo considerato?
Per forza ritardatrice ho inteso una forza frenante che si va ad opporre al moto dell'auto, quindi la forza che ha mutato
il corpo facendolo decelerare da t0 a t1 (correggetemi se sbaglio).
Dato che parlava solo del peso dell'automobile, ho intuito che il peso indicato era per la vettura senza passeggeri (spero che non sia stato un semplice tranello) quindi ho sommato la massa dei passeggeri all'automobile :
70 Kg *4= 280Kg ----> 280 Kg + 1,45*10^3 = 1,73*10^3 Kg,
sapendo la velocità a t0 e t1 ho calcolato l'accelerazione subita nell'intervallo: a=(v1-v0)/t ----> a=(90-115)Km/h/2,7*10^-3 h
avendo come risultato = -2,5Km/h , la macchina ha quindi decelerato e mi trovo con l'accelerazione negativa nell'intervallo di tempo considerato, ora volevo applicare la formula F=m*a per trovare la forza F1 avendo i dati disponibili, per poi sottrarla a quella di F0 e avere la forza che ha agito, ma ho capito che non poteva essere così perchè non ho dati per calcolarmi la F0 del veicolo .... qualcuno potrebbe cortesemente darmi una mano?? Devo mettere qualche formula a sistema?
Risposte
"SmiTh_22":
....
a=(v1-v0)/t ----> a=(90-115)Km/h/2,7*10^-3 h
avendo come risultato = -2,5Km/h
.... per poi sottrarla a quella di F0 e avere la forza che ha agito, ma ho capito che non poteva essere così perchè non ho dati per calcolarmi la F0 del veicolo .... ...
L'accelerazione non può avere le unità di misura ($Km text(/)h$) che dici tu, perché ha le dimensioni di una lunghezza diviso un tempo al quadrato.
Nel caso del problema, utilizzando metri e secondi, è
$a=(Delta v)/(Delta t)=((90-115)*10^3/(3.6*10^3))/10 \ m text(/)s^2 = -0.69 \ m text(/)s^2$.
Non ho poi capito cosa dovrebbe essere questa F0: se la velocità diminuisce deve esserci una forza frenante del tipo $F=m*a$ che produce la decelerazione.
Data la massa $m$ e trovata $a$, il calcolo di $F$ è immediato.
Grazie per la risposta , ho risolto il problema , è stato un mio errore di distrazione che ho corretto grazie alla tua risposta. Avevo calcolato l'accelerazione in m/s^2 ma poi l'ho convertita in km per avere meglio idea di quanto valesse, solo che poi ho usato sempre questo valore per fare i calcoli e non riuscivo mai a trovarmi ovviamente. Credevo che per risolvere il quesito avevo bisogno della F iniziale quando il veicolo era ancora a 115km/h , per poi sottrarla alla F1 con il veicolo a 90 Km/h ottenendo così la forza applicata per portare il veicolo dalla situazione F a F1 . Grazie ancora =)
Guarda che non è che ci sia una forza che corrisponde alla velocità iniziale e un'altra a quella finale. Invece c'è bisogno di una forza per far passare la velocità dal valore iniziale a quello finale nel tempo considerato, ed è quella che si calcola come si è detto: $F=m*a=m*(Delta v)/(Delta t)$.