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[Risolto] Fisica e matematica

  

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Una giostra, assimilabile a un cilindro omogeneo di raggio $R$ e massa $6 m$, ruota con velocità angolare $\omega$. Un bambino di massa $m$, inizialmente a terra, salta sulla giostra. La sua velocità ha modulo $v$ e verso uguale a quello della velocità tangenziale della giostra nel punto in cui il bambino atterra, che si trova a distanza $d$ dal centro.

Calcola la velocità angolare finale $\omega_f$ della giostra.

Quanto vale $\omega_f$ nei seguenti casi? Commenta il risultato.

$-d=0$
$-\omega=0$
- $\omega$ molto maggiore di $\frac{v}{R}$.

Dimostra che l'energia del sistema non si conserva.

$$
\left[\frac{v d+3 \omega R^2}{d^2+3 R^2} ; \Delta K=-\frac{3}{2} \frac{m R^2(v+d \omega)^2}{d^2+3 R^2}<0\right]
$$

problema fisica giostra

 qualcuno potrebbe aiutarmi a risolvere questo problema? grazie mille

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Giostra 

massa = 6m

raggio = R

Moi = Jg = 3m*R^2

vel. ang. = ω

momento angolare L = Jg*ω

Ek = Jg/2*ω^2 = 3m/2*R^2*ω^2

 

bimbo

massa = m

distanza  = d 

MoI = Jb = m*d^2

 

dopo che il bimbo è atterrato sulla giostra L si conserva 

Jg*ω = (Jg+Jb)*ωf = m(3R^2+d^2)*ωf

se ipotizziamo d = R/2, si ha

3m*R^2*ω = 3,25*m*R^2*ωf

ωf = ω*3/3,25 = 0,923*ω

Ekf = (3m/2*R^2+m/2*R^2/4)*0,852*ω^2 = m/2*R^2*(3+1/4)*0,852*ω^2 

Ekf = 13m/8*R^2*0,852*ω^2 = 1,625mr^2*0,852*ω^2 

 

Ekf/Ek = 1,625*0,852/1,50 = 0,923 

l'energia non si conserva e si riduce della stessa percentuale di cui si riduce ω



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Per ora svolgo solo la parte 1, e poi aggiungo un cenno al modo in cui potresti impostare la parte 2

Il momento angolare si conserva per cui 

Ii w = If wf 

Ora per la giostra   I w = 1/2 (6m) R^2 w = 3 m R^2 w 

e per il bambino   wb * d = v =>  wb = v/d 

per cui Ib wb = m d^2  * v/d = m d v 

mentre   If = 1/2 (6m ) R^2 + m d^2 = 3 m R^2 + m d^2 

e quindi dovrà risultare 

3 m R^2 w + m d v = (3 m R^2 + m d^2) wf 

wf = (3 w R^2 + v d) /( 3R^2 + d^2 ) 

 

L'energia cinetica varia di una quantità

1/2 If wf^2 - 1/2 I w^2

 

@eidosm grazie mille



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