Sheila è su un treno e sta tenendo fermo un palloncino gonfiato con elio con un filo lungo 100 cm. Quando il treno frena, il palloncino si sposta indietro di 20 cm rispetto alla sua mano.
Calcola la decelerazione del treno. (R: 0.2 g)
Il palloncino è soggetto alla forza di Archimede verso l'alto, la densità dell'elio è minore di quella dell'aria; non so se sia corretto usare il procedimento che porta al risultato del testo.
Comunque ragiono come se il palloncino fosse soggetto al peso, (anche @lucianop ha ragionato così!).
Quando il treno decelera con accelerazione - a, il palloncino per inerzia continua ad avanzare e si sposta in avanti come se fosse soggetto ad una forza m * (+ a), (forza inerziale);
si forma un angolo con la verticale, direzione del peso m g;
ma / mg = 20 / 100;
tan ϑ = 20 / 100 = 0,2;
ϑ = arctan(0,2) = 11,3°.
a / g = 0,2;
a = 0,2 * 9,8 = 1,96 m/s^2
decelerazione del treno = - 1,96 m/s^2.
In realtà interviene un altro fenomeno, si ha una diversa pressione dell'aria che circonda il palloncino che galleggia sospeso:
quando il treno frena, l'aria dentro il treno si sposta in avanti, si crea una depressione dietro al palloncino quindi questo si sposta all'indietro
@marikabisa0406 ciao
angolo Θ = arcsin (0,2) = 11,537° ⇒ tan Θ = 0,2041
100*sin Θ / a = 100*cos Θ / g
divido ambo i membri per cos Θ :
100 tan Θ /a = 100/9,8066
20,41 / a = 100 / 9,8066
accelerazione a = 20,41*9,8066 / 100 = 2,00 m/s^2