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[Risolto] Leggi di Newton, moto del centro di massa

  

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Due piccole sfere sono appese alle estremità di una fune, inestensibile e di massa trascurabile, che scorre senza scivolare su una puleggia ideale di diametro $d=12.0 \mathrm{~cm}$. Le sfere hanno masse $m_A=928 \mathrm{~g}$ e $m_B=832 \mathrm{~g}$ e inizialmente si trovano ferme allo stesso livello. Utilizzando il sistema di riferimento in figura, trovare:
(a) la tensione della fune e l'accelerazione delle sfere, quando il sistema è lasciato libero di muoversi;
(b) la posizione iniziale del centro di massa del sistema formato dalle due sfere;
(c) l'accelerazione del centro di massa di tale sistema, verificando che $M \vec{a}_{\mathrm{cm}}=\sum \vec{F}_{\text {ext }}$
(d) la posizione del centro di massa al tempo $t=3.47 \mathrm{~s}$.

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Con riferimento alla figura scriviamo la seconda legge della dinamica applicata alle due masse:

{9.1 - Τ = 0.928·a

{Τ - 8.16 = 0.832·a

Risolvo ed ottengo: [a = 0.534 m/s^2 ∧ Τ = 8.604 N]

Posizione del centro di massa all'istante iniziale (in cm)

{x = (832·6 + 928·(-6))/(832 + 928) = -0.327 (in cm)

{y = 0

Accelerazione centro di massa ac

L'accelerazione del centro di massa "ac" è diretta verso il basso e quindi contraria alla coordinata y

ac = (0.928·(-0.534) + 0.832·0.534)/(0.928 + 0.832) = -0.0291 m/s^2= - 2.91·10^(-2) m/s^2

Verifica richiesta:

(0.928 + 0.832)·(- 2.91·10^(-2)) = - (9.1 - 8.604) - (8.16 - 8.604)

-0.051216 = -0.052 OK

Moto del centro di massa

Le sue componenti sono:

{x = -0.327 cm (costante)

{y = 1/2·(- 2.91·10^(-2))·t^2   (y espressa in m e t espressa in s)

Quindi:

{x = -0.327 cm

{y = - 0.01455·t^2

per  t = 3.47 s si ha:

y = - 0.01455·3.47^2 = -0.175 m=-17.5 cm

La posizione del centro di massa coincide quindi con il risultato segnato nel testo.



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