Problemi di fisica
Ciao a tutti,
chiedo gentilmente delle delucidazioni in merito alla risoluzione dei due seguenti problemi:
1) Un sottomarino danneggiato si trova a 150 m di profondità: un marinaio deve uscire per riparare il guasto aprendo il portellone di 1,5 * 0,75 m; la massa volumica dell'acqua d'oceano è di 1025 kg/m^3 e l'interno del sottomarino è a pressione atmosferica. Calcolare la forza necessaria ad aprire il portellone.
2) Un blocco di legno con massa 3 kg e massa volumica 600 Kg/m^3 viene caricato di piombo in modo da galleggiare con il 75% del suo volume immerso; la massa volumica del piombo è di 11300 kg/m^3 e quella dell'acqua è di 1000 kg/m^3.
Calcolare la massa di piombo necessaria se:
a) il piombo è posto sopra il legno
b) il piombo è attaccato sotto
chiedo gentilmente delle delucidazioni in merito alla risoluzione dei due seguenti problemi:
1) Un sottomarino danneggiato si trova a 150 m di profondità: un marinaio deve uscire per riparare il guasto aprendo il portellone di 1,5 * 0,75 m; la massa volumica dell'acqua d'oceano è di 1025 kg/m^3 e l'interno del sottomarino è a pressione atmosferica. Calcolare la forza necessaria ad aprire il portellone.
2) Un blocco di legno con massa 3 kg e massa volumica 600 Kg/m^3 viene caricato di piombo in modo da galleggiare con il 75% del suo volume immerso; la massa volumica del piombo è di 11300 kg/m^3 e quella dell'acqua è di 1000 kg/m^3.
Calcolare la massa di piombo necessaria se:
a) il piombo è posto sopra il legno
b) il piombo è attaccato sotto
Risposte
Ciao, benvenuto 
Allora per il primo problema ti dico che senza fare nessuna ipotesi su come la forza viene esercitata a rigore non sarebbe possibile rispondere compiutamente.
è anche vero che mi sembra un problema puramente didattico atto a verificare la comprensione della legge di Stevino...
Supponiamo quindi che il portellone non abbia cerniere collegate con lo scafo del sottomarino e che il marinaio furbo spinga nel centro di spinta (in modo da non far nascere alcuna reazione vincolare sul portellone stesso, se non quella dovuta alla spinta del marinaio).
Con queste ipotesi basta una equazione e precisamente la prima cardinale con l'aggiunta della legge di Stevino per calcolare la forza che il marinaio deve applicare.
Conosciamo infatti la profondità media e possiamo considerare la pressione uniforme sul portellone, infatti l'entità della variazione di pressione dal punto piu basso dello stesso a quello più alto è lo 0.5% della pressione media...
Sai quindi che la pressione agisce in ogni punto perpendicolarmente al portellone, sai l'area, sai quanto vale la pressione attraverso la legge di Stevino e da considerazioni di equilibrio trovi quella forza che ti serve.
Allora per il primo problema ti dico che senza fare nessuna ipotesi su come la forza viene esercitata a rigore non sarebbe possibile rispondere compiutamente.
è anche vero che mi sembra un problema puramente didattico atto a verificare la comprensione della legge di Stevino...
Supponiamo quindi che il portellone non abbia cerniere collegate con lo scafo del sottomarino e che il marinaio furbo spinga nel centro di spinta (in modo da non far nascere alcuna reazione vincolare sul portellone stesso, se non quella dovuta alla spinta del marinaio).
Con queste ipotesi basta una equazione e precisamente la prima cardinale con l'aggiunta della legge di Stevino per calcolare la forza che il marinaio deve applicare.
Conosciamo infatti la profondità media e possiamo considerare la pressione uniforme sul portellone, infatti l'entità della variazione di pressione dal punto piu basso dello stesso a quello più alto è lo 0.5% della pressione media...
Sai quindi che la pressione agisce in ogni punto perpendicolarmente al portellone, sai l'area, sai quanto vale la pressione attraverso la legge di Stevino e da considerazioni di equilibrio trovi quella forza che ti serve.
Per il secondo basta che usi il Principio di Archimede:
Nel primo caso devi stare attento al fatto che il volume di fluido spostato è solo il 75% del volume del legno, mentre nel secondo caso è il 75% del volume del legno piu l'intero volume del piombo...
Ti riporto i risultati che ho trovato rapidamente:
1) $V_p=66$ cc
2) $V'_p=73$ cc
$\frac{V_p}{V'_p}=1-\frac{\rho_a}{\rho_p}=0.912$
Ciao e buon divertimento.
Nel primo caso devi stare attento al fatto che il volume di fluido spostato è solo il 75% del volume del legno, mentre nel secondo caso è il 75% del volume del legno piu l'intero volume del piombo...
Ti riporto i risultati che ho trovato rapidamente:
1) $V_p=66$ cc
2) $V'_p=73$ cc
$\frac{V_p}{V'_p}=1-\frac{\rho_a}{\rho_p}=0.912$
Ciao e buon divertimento.
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