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Un ragazzo e una ragazza si trovano al centro di una pista ghiacciata circolare di diametro 20 m e si spingono per allontanarsi l'uno dall'altro. Sapendo che le loro masse sono rispettivamente 60 kg e 45 kg e che l'accelerazione della ragazza durante la spinta è 0,6 m/s, determinare l'accelerazione alla quale è sottoposto il ragazzo e la forza che i due ragazzi esercitano l'uno sull'altro. Sapendo che la spinta dura solo 1 secondo e che, dopo la fine della spinta, i ragazzi si muovono di moto rettilineo uniforme, calcolare quanto tempo complessivamente impiegano a raggiungere il bordo della pista partendo dal centro.

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@melania-malenia avevo già risolto questo quesito tanto tempo fa nel 2023; me ne sono accorta tardi. Ciao.

https://www.sosmatematica.it/forum/domande/problema-principi-della-dinamica-e-moto-rettilineo-uniforme/

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Il problema sembrerebbe sia già stato risolto:

https://www.sosmatematica.it/forum/domande/problema-principi-della-dinamica-e-moto-rettilineo-uniforme/

@lucianop grazie d'avercelo ricordato



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I ragazzi si scambiano forze uguali e contrarie per il terzo principio della dinamica di Newton.

m1 * a1 = - m2 * a2;

60  * a1 = - 45 * 0,6;

a1 = - 45 * 0,6 /60 = 0,45 m/s^2;

il ragazzo si muove in verso contrario rispetto alla ragazza, la sua accelerazione è minore in quanto ha massa maggiore (60 kg).

La spinta dura t1 = 1 secondo;

Moto accelerato del ragazzo: 1/2 a1 t1^2

  1/2 * 0,45 * 1^2 = 0,225 m; 

Moto accelerato della ragazza: 1/2 a2 t1^2;

1/2 * (- 0,6) * 1^2 = - 0,3 m; in verso opposto al ragazzo;

finita la spinta il moto diventa uniforme, a velocità costante;

v1 = a1 * t1 = 0,45 * 1 = 0,45 m/s; velocità raggiunta dal ragazzo;

v2 = a2 * t1 = - 0,6 * 1 = - 0,6 m/s; velocità raggiunta dalla ragazza,

Devono percorrere metà diametro = 10 metri ciascuno partendo dal centro;

10 = 0,45 * t + 0,225; (ragazzo)

0,45 t = 10 - 0,225;

t = 9,775 / 0,45 = 21,72 s, tempo del ragazzo per il moto uniforme

t totale = 21,72 + 1 = 22,72 s;

t totale = 22,7 s (circa) per raggiungere il bordo;

 

Per la ragazza:

- 10 = - 0,6 * t - 0,3; (ragazza in verso opposto; possiamo togliere i segni negativi);

0,6 t + 0,3 = 10;

0,6 t = 10 - 0,3;

0,6 t = 9,7;

t = 9,7 / 0,6 = 16,17 s;

t totale = 16,17 + 1 = 17,17 s;

t = 17,2 s; (circa) tempo della ragazza, per raggiungere il bordo, (impiega meno tempo).

Ciao @melania-malenia

@mg 👍👌🌻👌



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Un ragazzo e una ragazza si trovano al centro di una pista ghiacciata circolare di diametro 20 m e si spingono per allontanarsi l'uno dall'altro. Sapendo che le loro masse sono rispettivamente mm = 60 kg ed mf = 45 kg e che l'accelerazione della ragazza durante la spinta è af = 0,6 m/s^2, determinare l'accelerazione am alla quale è sottoposto il ragazzo e la forza F che i due ragazzi esercitano l'uno sull'altro. Sapendo che la spinta F dura solo 1 secondo e che, dopo la fine della spinta, i ragazzi si muovono di moto rettilineo uniforme, calcolare quanto tempo complessivamente impiegano a raggiungere il bordo della pista partendo dal centro.

massa del maschio mm = 60 kg

massa della femmina mf = 45 kg

accelerazione della femmina af = 0,6 m/s^2

velocità finale della femmina Vf = 0,6*1 = 0,6 m/s

la forza F che si imprimono l'un l'altra è la strssa, pertanto mm*am = mf*af

 am = af*mf/mm 

accelerazione del maschio am = 0,6*45/60 = 0,45 m/s^2

velocità finale del maschio Vm = 0,45*1 = 0,45 m/s 

 

Determina la forza F che i due ragazzi esercitano l'uno sull'altro.

forza F = mf*af = 0,6*45 = 27,0 N

forza F = mm*am= 0,45*60 = 27,0 N

 

Sapendo che la spinta dura solo ta = 1 secondo, e che dopo la fine della spinta si muovono di moto rettilineo uniforme, determina quanto tempo (Tf e Tm) impiegano a raggiungere il bordo della pista.

Quand'è che scatta in cronometro? Da quando iniziano a spingersi o da quando termina la spinta? Per non errare do entrambe le soluzioni che, ovviamente, differiscono tra loro di 1 secondo !! 

10,0 = Vf*ta/2+Vf*tf

(10-0,3) = 0,6*tf

tf = 9,7/0,6 = 16,17 s 

Tf = tf+1 = 17,17 s

 

10,0 = Vm*ta/2+Vm*tm

(10-0,225) = 0,45*tm

tm = √(10-0,225)/0,45 = 21,72 s 

Tm = tm+1 = 22,72 s 



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SOS Matematica

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