U = m·g·h = energia potenziale sia per il disco che per l'anello (è la stessa)
m = 0.6 kg
g = 9.806 m/s^2
h = 2 m
U = 0.6·9.806·2= 11.7672 J
In fondo al piano inclinato l'energia si converte in energia cinetica:
Ec=Ec(traslazione)+Ec(rotazione)
Ec =1/2·m·v^2 + 1/2·Ι·ω^2 = U
(per la conservazione dell'energia totale in assenza di attriti)
v = ω·r-----> ω = v/r
essendo v la velocità finale in fondo al piano dei due oggetti
Per il DISCO:
Εc = 1/2·m·v^2 + 1/2·Ι·(v/r)^2
con Ι = 1/2·m·r^2
Εc = 1/2·m·v^2 + 1/2·(1/2·m·r^2)·(v/r)^2
Εc = 3·m·v^2/4
3·m·v^2/4 = U
v = 2·√3·√u/(3·√m)
v = 2·√3·√11.7672/(3·√0.6) m/s
v = 5.114 m/s
Per l'ANELLO
Ι = m·r^2
Εc = 1/2·m·v^2 + 1/2·(m·r^2)·(v/r)^2
Ec = m·v^2
m·v^2 = U----> v = √U/√m
v = √11.7672/√0.6----> v = 4.429 m/s
U = m*g*h
disco :
m*g*h = 0,75m*Vd^2
la massa m si elide
Vd = √9,806*2*4/3 = 5,11 m/s
anello :
m*g*h = m*Va^2
la massa m si elide
Va = √9,806*2 = 4,43 m/s
1/2 m v^2 + 1/2 I(v/R)^2 = m g h
m v^2 + k m R^2 * v^2/R^2 = 2 g h
m v^2 ( 1 + k ) = 2 g h
v = sqrt [ 2 g h/(1 + k) ] = sqrt [19.612*2/(1+k) ]
disco k = 1/2
anello k = 1
vD = 5.11 m/s
vA = 4.43 m/s