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[Risolto] Le forze e l'equilibrio problema!!!

  

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La zattera quasi inaffondabile
Devi progettare una zattera in grado di trasportare quattro persone (la cui massa media è $70,0 \mathrm{~kg}$ ) su un fiume (densità dell'acqua $1000 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3$ ). Hai a disposizione travi di legno lunghe $2,50 \mathrm{~m}$, con sezione quadrata di lato $28,0 \mathrm{~cm}$ e densità $600 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3$.
a) $\mathrm{Se}$, quando tutte le persone si trovano sulla zattera, vuoi che galleggi in modo che $5,50 \mathrm{~cm}$ dello spessore delle travi restino fuori dalla superficie dell'acqua, quante travi sono necessarie?
b) Completata la costruzione della zattera, si deve decidere per votazione se è opportuno caricare subito anche tutta l'attrezzatura necessaria per il campeggio sull'altra sponda, la cui massa ammonta a $300 \mathrm{~kg}$, in modo da effettuare un solo viaggio. Sono favorevoli tre persone su quattro. La scelta è ragionevole?
c) Se la stessa zattera si fosse trovata in mare (densità dell'acqua marina $1030 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3$ ), la situazione sarebbe cambiata? Motiva la risposta.
[a) 7 travi; b) con l'attrezzatura, la zattera affonda; c) la spinta di Archimede è maggiore e quindi...]

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le persone da portare son 4 e pesano in media 70 kg

la densità del legno      600 kg/m^3

la densità dell'acqua    1000 kg/m^3  1dm^3=1kg

abbiamo 280 kg da tener su quindi dobbiamo "spostare"  280 dm^3 di acqua

le travi son lunghe 25 dm e larghe 2,8 dm se le immergiamo per 0,55 dm

avranno una spinta di 

(25*2,8*2,8-0,55)*(1-0,6)= 63 kg  una trave

[1-0,6]  è la differenza di peso acqua-legno

(2,8-0,55) è la parte di legno immersa

il legno fuori dall'acqua pesa

25*2,8*0,55*0,6=23,1  volume del legno fuori acqua

allora ogni trave può portare  63-23,1= 40 kg

280 kg (4 persone) / 40 = 7 travi di legno

se aggiungiamo 300 kg alle 4 persone...

7*23,1*0,4= 59,64 km di spinta in più che non bastano a contrastarne 300

affonda...

l'acqua di mare pesa 30 grammi in più per dm^3

quindi ai calcoli fatti dovremmo aggiungere un 3% alla portata della zattera

anziche 5,5 emergerà di 5,6 cm...

ma affonda comunque se ci carichi più di 4 persone...



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