Notifiche
Cancella tutti

[Risolto] PROBLEMA FISICA

  

1

Un tuffatore di 60 kg si tuffa da fermo da un'altezza di 10 m. 

- calcola la velocità del tuffatore quando colpisce l'acqua trascurando l'attrito con l'aria 

- il tuffatore si ferma a una profondità di 5,0 m sotto la superficie dell'acqua. Determina la forza media esercitata dall'acqua per arrestarlo .

Autore
Etichette discussione
4 Risposte



1

Un tuffatore di 60 kg si tuffa da fermo da un'altezza h di 10 m. 

- calcola la velocità V del tuffatore quando colpisce l'acqua trascurando l'attrito con l'aria-

V = √2gh =√19.6*10 = 14,0 m/sec 

 

- il tuffatore si ferma a una profondità di h' = 5,0 m sotto la superficie dell'acqua. Determina la forza media esercitata dall'acqua per arrestarlo .

m*g*(h+h') = F*h'

60*9,8*(10+5) = 5F

F = 12*9,8*(10+5)/1000 = 1,76 kN 

 

 

@remanzini_rinaldo come mai nella formula hai scritto F*h, io avrei messo solo F e infatti sbagliavo ma non capisco perché si moltiplica per l’altezza…

 

 

Perché F*h (Forza*spostamento) è una energia che uguaglia l'energia potenziale U = mg(H+h)



1

Prima dell'impatto con l'acqua, in assenza di forze dissipative l'energia potenziale gravitazionale iniziale si trasforma completamente in energia cinetica. 

V= radice (2*g*h) = 14 m/s

 

Dalla legge oraria del moto uniformemente accelerato e dalla legge della velocità si ricava:

a= (V_finale² - V_iniziale²) / (2S)

 

Sostituendo i valori numerici otteniamo:

Screenshot 20230126 091047

a= - 19,6  m/s²

Quindi:

F= m*a = - 19,6*60 = - 1176 N (forza frenante)

*********

 

Oppure in termini energetici.... 

Scelto come livello zero di energia potenziale gravitazionale il punto più basso raggiunto dal tuffatore (5 m under water), il lavoro delle forze non conservative è pari alla variazione di energia meccanica del sistema. 

 

Energia meccanica iniziale = energia potenziale gravitazionale 

Energia meccanica finale = 0

 

L= - m*g*h_ini = - m*g*(10+5)  J 

L= F* S(=5)

@LolloF 



0

La presenza della massa nel dato del problema, consiglia la soluzione con l'equivalenza tra energia potenziale gravitazionale e energia cinetica al momento dell'impatto con l'acqua

 

mv^2/2 = m g H

la massa va semplificata

v^2/2 = g H

v^2 = 2 g H = sqrt (2 g H) = sqrt (2*9,8 * 10 m) = 14 m/s

 

Nel secondo quesito viene chiesta la forza media.

Consideriamo che l'energia cinetica iniziale (equivalente alla energia potenziale gravitazionale) viene annullata dal lavoro di una forza di attrito

quindi

Delta EK = L Forza attrito

EK = 1/2 mv^2 = 0,5 * 60 * 14^2 = 5880 J

ripartito per 5 m

essendo delta EK = L = F * H

F = L/H = 5880 J/5 m = 1176 N

 

 



0

Trascurando l'attrito con l'aria tutta l'energia potenziale va in energia cinetica
* m*v^2/2 = m*g*h
e la velocità d'impatto in acqua è
* v = √(2*g*h) = √(2*9.80665*10) ~= 14.0047 ~= 14 m/s
---------------
La forza media F esercitata dall'acqua per arrestarlo è quella che, in uno spostamento S di cinque metri, svolge il lavoro necessario e sufficiente a bilanciare l'energia cinetica all'impatto cioè l'energia potenziale al tuffo
* F*S = m*g*h ≡ F = m*g*h/S ≡
≡ F = 60*9.80665*10/5 = 1176.798 ~= 1177 N



Risposta




SOS Matematica

4.6
SCARICA