» Esercizi svolti di Matematica e Fisica

[¯|¯] Oggetto appeso al soffitto di un ascensore

Dicembre 5th, 2018 | by Marcello Colozzo |

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Esercizio
Un oggetto di massa m=5kg viene appeso mediante una fune inestensibile di massa trascurabile, al soffitto di un ascensore di massa M=600kg . All'ascensore viene applicata una forza costante orientata verso l'alto e di modulo F=700kg_p. Sapendo che l'oggetto si trova ad una altezza h=2m dal pavimento dell'ascensore, determinare:
1) l'accelerazione del sistema;
2) la tensione della fune.
Se la fune alla quale è appeso l'oggetto si spezza, determinare:
3) l'accelerazione dell'ascensore subito dopo la rottura della fune;
4) il tempo impiegato dall'oggetto per raggiunere il pavimento dell'ascensore.

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Soluzione

Assumiamo come sistema di riferimento inerziale il riferimento cartesiano R(Oy) ove y è un asse verticale orientato vero l'alto e con origine nel pavimento dell'ascensore. Tenendo presente la fig. 1 si ha che il secondo principio della dinamica restituisce l'equazione vettoriale:

che proiettata sull'asse y:

da cui l'accelerazione del sistema:

Le sole forze agenti sulla massa m sono il peso mg e la tensione T del cavo, onde:

Segue

Tenendo conto dell'equazione più sopra

Esprimiamo F in unità MKS: F=6860 N. Pertanto

Per rispondere al quesito 3 basta porre m=0 nell'equazione dell'accelerazione

Per rispondere al quesito 4 osserviamo che rispetto al sistema di riferimento R l'accelerazione della massa m in seguito alla rottura della fune è

mentre rispetto all'ascensore abbiamo un'accelerazione relativa a_r tale che

dove a_τ è l'accelerazione dell'ascensore. Segue

e il tempo di caduta



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Tags: ascensore, fune inestensibile, oggetto appeso

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