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L'esperto di fisica

Un problema di attrito

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Linda mi sottopone un problema:

Una biglia di massa m viene lasciata libera di scivolare su un piano inclinato di 30° rispetto all'orizzontale lungo 10 metri e privo di attrito. La biglia, giunta al termine del piano inclinato, prosegue sul piano orizzontale fino a fermarsi dopo 30 metri. Calcolare il coefficiente di attrito dinamico tra la biglia e il piano orizzontale.

Grazie se mi può aiutare... è il primo anno che studio fisica (3a liceo scientifico) e sono un po' in crisi!

Io lo discuterei così:

La biglia si trova inizialmente immobile a una quota h = 5 m rispetto al piano orizzontale (come puoi calcolare trattando il piano inclinato come un triangolo rettangolo di ipotenusa pari a 10 m e un angolo acuto di 30°). La sua energia è pertanto tutta potenziale gravitazionale e vale mgh, dove m è la massa della biglia.

Alla fine della corsa la biglia è ferma sul piano orizzontale. Non ha né energia potenziale (rispetto al piano stesso) né energia cinetica. Di conseguenza il lavoro Wattr compiuto dalla forza di attrito dev'essere uguale, ma con segno opposto, all'energia iniziale Ein.
(1)     Ein - Wattr = 0
La forza di attrito dinamico vale μmg e agisce lungo uno spostamento di lunghezza s = 30 m. Il bilancio energetico (1) si scrive pertanto:
(2)     mgh - μmgs = 0.
Dividendo per mg:
(3)     μs =h
da cui finalmente:
(4)     μ = h/s = 5 m / 30 m = 0,17.

Spero che questa discussione ti chiarisca il problema. Ma se non è così, chiedi ancora...

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