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[Risolto] Fisica: Moto rettilineo

  

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Un oggetto di massa $m$ in caduta libera in prossimità della superficie terrestre è sottoposto alla forza di gravità e all'attrito dell'aria.

Il punto materiale raggiunge la cosiddetta velocità limite quando la risultante delle forze agenti su di esso è nulla. Si può dimostrare che la legge della velocità è:
$$
v(t)=v_{l}\left(1-e^{-\frac{k}{m} t}\right),
$$
dove $v_{l}$ è la velocità limite, $t$ il tempo in secondi e $k$ un coefficiente positivo che dipende dal materiale e dalla forma dell'oggetto.
Dimostra che per ogni istante $t \geq 0$ s si ha $0 \leq v<v_{l}$.

Determina l'istante in cui la velocità è uguale a $v_{l} \frac{e^{2}-1}{e^{2}}$

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@Antonio02

Essendo il rapporto k/m positivo, la funzione [1-e^(k/m)*t]  è una funzione crescente in t€ [0, +inf)  con valore minimo zero per t=0 e valore massimo - - >1 per t-> + infinito.

 

Possiamo quindi dire che:

0 <= v(t)  < 1* v_limite 

 

Imponendo la condizione richiesta, semplificando v_limite da entrambi i termini, si ricava:

1 - (1/e²) = 1 - [1/e^(k/m)*t]

 

Quindi:

(k/m)*t = 2

t= (2*m)/k



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