SNS 1975/6 - Problema 2 (Sbarre che ruotano)

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np97
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SNS 1975/6 - Problema 2 (Sbarre che ruotano)

Messaggio da np97 » 26 lug 2016, 19:58

Ciao a tutti,
quest'anno vorrei provare ad entrare alla Normale, così ho cominciato a fare un po' di problemi degli anni scorsi. Ne ho trovato uno che, secondo me, può essere interessante (Anno 1975/6 - n. 2):

Si consideri una sbarra omogenea di sezione quadrata di lato 1 cm e lunghezza 100 cm, libera di ruotare attorno ad un estremo e soggetta alla gravità. Essa viene abbandonata da ferma con un certo angolo rispetto alla verticale. Sotto l’effetto della gravità essa ruota e dopo un tempo passa per la verticale. Si ripete l’identico esperimento con una sbarra simile alla prima, dello stesso materiale, ma di dimensione metà, cioè sezione di lato 0,5 cm e di lunghezza 50 cm. Dopo un tempo , pure essa passa per la verticale. Che
relazione esiste tra e ?

La soluzione a cui ho pensato è la seguente:

Inizio calcolando il volume di ciascuna sbarretta per calcolare poi la massa, lasciando come incognita la densità, che è uguale per le due sbarrette.

La massa della prima sbarretta, quindi, è .
La massa della seconda sbarretta, invece, è

La velocità angolare è diversa, mentre il momento di inerzia è uguale, quindi considerando:
si ha che

Da qui ottengo che .

Cosa ne pensate?

BeppeBogna
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Re: SNS 1975/6 - Problema 2 (Sbarre che ruotano)

Messaggio da BeppeBogna » 27 lug 2016, 16:27

Il momento di inerzia di una sbarra sottile uniforme di massa e lunghezza calcolato rispetto a un estremo è , quindi le due sbarre non hanno stesso momento di inerzia.
Le forza agenti sulla sbarretta sono il peso e la reazione del perno, ma il momento di quest'ultima è ovviamente nullo se calcolato rispetto al perno. In generale, in un generico istante l'accelerazione e l'angolo con la verticale rispetteranno l'equazione:



Da cui ricavi in particolare , quindi dato che ottieni

np97
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Re: SNS 1975/6 - Problema 2 (Sbarre che ruotano)

Messaggio da np97 » 27 lug 2016, 16:54

Grazie mille, in effetti avevo dei dubbi sul momento angolare. In questo caso, quindi, lo spessore delle sbarrette non ha nessun impatto sul momento angolare, giusto?

BeppeBogna
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Re: SNS 1975/6 - Problema 2 (Sbarre che ruotano)

Messaggio da BeppeBogna » 27 lug 2016, 16:58

Non incide su e quindi presumibilmente sulla velocità angolare, ma incide sul momento di inerzia, e quindi sul momento angolare :D

np97
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Re: SNS 1975/6 - Problema 2 (Sbarre che ruotano)

Messaggio da np97 » 27 lug 2016, 17:05

Grazie mille ancora! Questa parte dovrò ripassarla bene, mi sa :oops:
Buona giornata!

Sadi
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Re: SNS 1975/6 - Problema 2 (Sbarre che ruotano)

Messaggio da Sadi » 27 lug 2016, 17:47

Scusatemi, ma non mi sono chiari due punti.
Se t è proporzionale ad 1/L, allora il rapporto non dovrebbe essere 2?
Inoltre perché il secondo membro dell'uguaglianza è MgL/2senθ e non MgLsenθ?

BeppeBogna
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Messaggio da BeppeBogna » 27 lug 2016, 18:08

Perchè ho sbagliato a digitare, la relazione corretta è :oops:
Il centro di massa è ovviamente il centro geometrico della sbarra, dato che è omogenea. Quindi si trova a distanza da ogni estremità.

Sadi
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Re: SNS 1975/6 - Problema 2 (Sbarre che ruotano)

Messaggio da Sadi » 27 lug 2016, 18:33

Giusto, il centro di massa! :oops:
Invece non riesco a capire da dove ricavi la proporzionalità tra t ed a...

BeppeBogna
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Re: SNS 1975/6 - Problema 2 (Sbarre che ruotano)

Messaggio da BeppeBogna » 27 lug 2016, 18:39

Per analogia con la caduta di un grave

Sadi
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Re: SNS 1975/6 - Problema 2 (Sbarre che ruotano)

Messaggio da Sadi » 27 lug 2016, 19:38

Grazie! :)

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