Due forze, una di modulo 4,5 N verso nord e l’altra di modulo 8,2 verso nord ovest, sono applicate su un piano orizzontale a un corpo di massa 3,5 kg. Trova il modulo dell’accelerazione e l’angolo che essa forma con la direzione nord
Due forze, una di modulo 4,5 N verso nord e l’altra di modulo 8,2 verso nord ovest, sono applicate su un piano orizzontale a un corpo di massa 3,5 kg. Trova il modulo dell’accelerazione e l’angolo che essa forma con la direzione nord
Ciao.
Evidenzio la situazione in un sistema di assi cartesiani ortogonali (vedi figura sotto)
Calcolo la risultante delle due forze applicate.
Le componenti della forza in direzione N-O sono:
- 8.2·√2/2 = - 41·√2/10 ; 8.2·√2/2 = 41·√2/10 (agisce nel secondo quadrante)
Applico poi la regola del parallelogramma per calcolare la risultante, che ha componenti:
R( - 41·√2/10, 41·√2/10+4.5)
approssimando: R(-5.798, 10.298)
Quindi ottengo il modulo di |R| =√((-5.798)^2 + 10.298^2) = 11.818 N
Con l'asse y, cioè la direzione nord è inclinata di un angolo:
TAN(α°) = 5.798275605/10.2982756------->α = 29.381°
da: R = m·a------->a = R/m= 11.818/3.5 = 3.377 m/s^2
Applicando il teorema di F. Viete (aka del coseno)
Fr = √4,5^2+8,2^2 -2*8,2*4,5*cos ((360-2*45)/2) = 11,818 N
Fy = 4,5+4,1√2
Fx = -4,1√2
angolo Θ = arctan (4,1√2/(4,5+4,1√2) = 29,38° verso Ovest rispetto a Nord
...per concludere :
accelerazione a = F/m ) 11,818/3,5 = 3,377 m/sec^2
Provvedi tu a fare i dovuti arrotondamenti sui valori cercati secondo quanto appreso in classe 👋
Teorema di Carnot per trovare il vettore risultante di due vettori:
Fris = radicequadrata[F1^2 + F2^2 + 2 * F1 * F2 * cos(angolo compreso)].
F ris = radicequadrata(4,5^2 + 8,2^2 + 2 * 4,5 * 8,2 * cos45°);
Fris = radicequadrata(1396,74) = 11,82 N; (Forza risultante)
a = F ris / m = 11,82 / 3,5 = 3,4 m/s^2 ; accelerazione nella direzione della forza risultante.
angolo alfa rispetto al Nord:
sen(alfa) = 8,2 * cos45° / F ris;
sen(alfa) = 5,8 / 11,82 = 0,491,
alfa = arcsen(0,491) = 29,4°.
a = 3,4 m/s; Nord 29,4° Ovest.
Vedi la figura.
Ciao.