Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Problemi incompleti?

A mia figlia sono stati dati i seguenti problemi:
1) La velocità di un disco da hockey su ghiaccio decresce da 49.9 m/s a 
44.9 m/s mentre percorre 15.2 m sul ghiaccio. Si trovi il coefficiente 
di attrito dinamico fra disco e ghiaccio.
 
Senza conoscere il peso del disco non riesco a trovare la soluzione. È 
corretto o mi sfugge qualche cosa?
 
2) Un blocco di legno di massa m (12.5 Kg) ha icollato sul lato una 
palla di feero ( rho fe = 7860 kg/m^3) di raggo R (12.2 cm)
  a: se il blocco galleggia sull'acqua in mod che la palla di ferro si 
trovi in alto e sia asciutta, quale è il volume della parte di legno 
sommersa?
 
  b: Se il blocco ora è rovesciato, con la palla completamente immersa 
nell'acqua, quale è il volume del blocco di legno sommerso?
 
Anche qui: scondo me servono le dimensioni e la densità del legno

 Anche qui: scondo me servono le dimensioni e la densità del legno
 
Anche qui non servono. E la strategia e' quella di cui sopra.
 
Giorgio

Il giorno venerdì 5 giugno 2015 14:00:02 UTC+2, Bubba ha scritto:
 A mia figlia sono stati dati i seguenti problemi:
 1) La velocità di un disco da hockey su ghiaccio decresce da 49.9 m/s a 
 44.9 m/s mentre percorre 15.2 m sul ghiaccio. Si trovi il coefficiente 
 di attrito dinamico fra disco e ghiaccio.
 Senza conoscere il peso del disco non riesco a trovare la soluzione. È 
 corretto o mi sfugge qualche cosa?
 
Il problema e' mal posto perche' non specifica in che modo avviene la decelerazione. Se intendeva che essa e' costante doveva scriverlo!
Se la decelerazione e' costante il problema si risolve facilmente senza bisogno del peso del disco, basta F = m*a.
 
 2) Un blocco di legno di massa m (12.5 Kg) ha incollato sul lato una 
 palla di ferro ( rho fe = 7860 kg/m^3) di raggio R (12.2 cm)
   a: se il blocco galleggia sull'acqua in modo che la palla di ferro si 
 trovi in alto e sia asciutta, quale è il volume della parte di legno 
 sommersa?
 Anche qui: scondo me servono le dimensioni e la densità del legno
 
No. Soluzione: 0,07228 m^3.
 
--
BlueRay

 Il problema e' mal posto perche' non specifica in che modo avviene la decelerazione.
Il problema e' ben posto e anche banale, una volta capito il concetto di 
lavoro e l' enenciato del teorema delle forze vive..
 
- la variazione di velocita' permette di ottenere la variazione di 
energia cinetica, nota la massa.
- se l' unica forza agente nella direzione del moto e' l' attrito 
dinamico, possiamo uguagliare il lavoro fatto dalla f. d' attrito, 
proporzionale alla massa del disco e al coeff. di attrito dinamico alla 
ver. di energia cinetica.
 
dividendo per la massa l' unica incognita e' il coeff di attrito dinamico.
 
Non c'e' nessuna dipendenza da come varia la velocita' col tempo perche' 
il lavoro dipende solo dal cammino. Non da come viene percorso nel tempo.
 
Giorgio

 il lavoro dipende solo dal cammino. Non da come viene percorso nel tempo.
 
 
Ok te la metto in questo modo: il disco si muove con attrito nullo e quindi velocita' costante per tutto il percorso tranne che nell'ultimo millimetro. Ha senso il valore di coefficiente d'attrito che trovi con quel calcolo?
 
--
BlueRay

 di coefficiente d'attrito che trovi con quel calcolo?
 
BlueRay/Cometa, hai subito una trasformazione di personalità ? Questa e' 
un' arrampicata sugli specchi che mi sarei aspettato da altri ma non da te.
 
Stiamo parlando di un disco da Hockey che si muove su ghiaccio e di 
trovare *il* coefficiente di attrito dinamico. *Se* ci fosse un tratto 
percorso con velocità costante l' attrito sarebbe nullo in quel tratto 
mentre nell' ultimo millimetro avrebbe valore diverso da zero. Ma allora 
il problema non avrebbe parlato di *un* (*il*) coefficiente di attrito 
da determinare. Ovviamente ci sarebbero state almeno due incognite e la 
formulazione avrebbe dobuto essere diversa. Ma di quel *Se* nel problema 
non c'e' traccia. E le soluzioni dei problemi si cercano all' interno 
dei soli dati ed enunciati presenti esplicitamente.
 
Giorgio

Due problemi che sono stati dati a mia figlia:
 
1) La velocità di un disco da hockey su ghiaccio decresce da 48.9 m/s a 44.9 m/s mentre percorre 15.2 m sul ghiaccio. Si trovi il coefficiente di attrito dinamico tra disco e ghiaccio.
 
Servirebbe il peso del disco o mi sfugge qualche cosa?
 
2) Un blocco di legno di massa 12.5 kg ha icollato su un lato una palla di ferro (rho Fe 7860 kg/m^3) di raggio R = 12.2 cm.
 
a: se il blocco galleggia sull'acqua in modo che la palla si trovi in alto e completamente asciutta, quale è il volume della parte di legno sommersa?
b: se il blocco è rovesciato e la palla completamente immersa, quale è il vloume del blocco di legno sommerso?
 
No si dovrebbe avere qualche informazione sulle dimensioni del legno?

 Il 05/06/15 22:29, BlueRay ha scritto:
 Ok te la metto in questo modo: il disco si muove con attrito nullo e quindi
 velocita' costante per tutto il percorso tranne che nell'ultimo millimetro.
 
Facciamo negli ultimi 1,5 metri per essere coerenti con la definizione di attrito (la massima decelerazione e' g).
 
BlueRay
 Ha senso il valore
 di coefficiente d'attrito che trovi con quel calcolo?
 
Giorgio Pastore:
 BlueRay/Cometa, hai subito una trasformazione di personalità ?
 
Puo' essere, la vita e' strana :-)
 
Giorgio Pastore:
 Questa e' 
 un' arrampicata sugli specchi che mi sarei aspettato da altri ma non da te. 
 Stiamo parlando di un disco da Hockey che si muove su ghiaccio e di 
 trovare *il* coefficiente di attrito dinamico. *Se* ci fosse un tratto 
 percorso con velocità costante l' attrito sarebbe nullo in quel tratto 
 mentre nell' ultimo millimetro avrebbe valore diverso da zero. Ma allora 
 il problema non avrebbe parlato di *un* (*il*) coefficiente di attrito 
 da determinare. Ovviamente ci sarebbero state almeno due incognite e la 
 formulazione avrebbe dovuto essere diversa. Ma di quel *Se* nel problema 
 non c'e' traccia. E le soluzioni dei problemi si cercano all' interno 
 dei soli dati ed enunciati presenti esplicitamente.
 
 
Non sono molto d'accordo, per me doveva almeno parlare di coefficiente d'attrito "medio" se proprio non voleva fare ipotesi sulla legge oraria del disco (io ho fatto un esempio estremo ma la velocita' potrebbe variare con continuita' e allo stesso tempo l'accelerazione essere comunque non costante)
 
--
BlueRay = cometa_luminosa
 

 essere comunque non costante)
 
E' comunque spaccare il capello in 54. Quando si introduce l' attrito 
dinamico si parla forse di "attrito medio" ? Piuttosto si da per 
scontato che abbiamo a che fare con una superficie omogenea.
Sapresti quantificarmi la varianza ragionevole del coefficiente di 
attrido dinamico su una lastra di ghiaccio ?
E soprattutto, nel mondo di carta dei problemi di Fisica si parte sempre 
dall' ipotesi di mettersi nelle condizioni che permettono di risolvere 
il problema con i dati forniti. Occorre ricordare che lo scopo di un 
problema scolastico di qquesto tipo  non è quello di ricreare le 
situazioni problematiche della ricerca ma più semplicemente di offrire 
possibilità di verifica relativa ad un ben identificato ambito 
disciplinare. Se uno non sa risolvere il problema con le ipotesi 
semplificatrici, implicite o esplicite, che lo riconducono agli 
enunciati e formule studiate, come potrà poi muoversi in ambiti più 
problematici e meno "garantiti" ?
 
Invece, dovresti tener presente che, rispetto alla  domanda dell' OP, la 
tua risposta fornirebbe l' alibi per considerare il problema fuori della 
portata della figlia. Cosa che non dovrebbe essere.
 
Giorgio

 Il 06/06/15 00:19, BlueRay ha scritto:
 Non sono molto d'accordo, per me doveva almeno parlare di coefficiente
 d'attrito "medio"  se proprio non voleva fare ipotesi sulla legge oraria
 del disco (io ho fatto un esempio estremo ma la velocita' potrebbe variare 
 con continuita' e allo stesso tempo l'accelerazione
 essere comunque non costante)
 
Giorgio Pastore: 
 E' comunque spaccare il capello in 54. Quando si introduce l' attrito 
 dinamico si parla forse di "attrito medio" ? Piuttosto si da per 
 scontato che abbiamo a che fare con una superficie omogenea.
 
BlueRay:
 
 
 
Guarda, se in un problema si dice: "l'attrito dinamico vale..., trovare...(velocita', spazio di arresto, ecc)", oppure: "l'accelerazione vale..., trovare l'attrito dinamico", allora mi sta bene. Ma nel problema in oggetto si dice che viene percorso uno spazio finito, senza sapere con quale legge oraria, e di calcolare "l'attrito dinamico". E' vero che presuppone che l'attrito sia uno, pero' e' un problema diverso e continuo a non esser d'accordo con te, ma prendo atto della tua posizione.
 
Giorgio Pastore:
 Sapresti quantificarmi la varianza ragionevole del coefficiente di 
 attrido dinamico su una lastra di ghiaccio ?
 
Il ghiaccio puo' essere piu' o meno sporco, piu' o meno liscio, piu' o meno freddo, ecc.
 
Giorgio Pastore:
 E soprattutto, nel mondo di carta dei problemi di Fisica si parte sempre 
 dall' ipotesi di mettersi nelle condizioni che permettono di risolvere 
 il problema con i dati forniti. Occorre ricordare che lo scopo di un 
 problema scolastico di qquesto tipo  non è quello di ricreare le 
 situazioni problematiche della ricerca ma più semplicemente di offrire 
 possibilità di verifica relativa ad un ben identificato ambito 
 disciplinare. 
 
Certo, del resto se uno volesse andare sul fino, non smetterebbe piu' di scrivere condizioni, ipotesi, ambiti, ecc.
...
 
 Invece, dovresti tener presente che, rispetto alla  domanda dell' OP, la 
 tua risposta fornirebbe l' alibi per considerare il problema fuori della 
 portata della figlia. Cosa che non dovrebbe essere.
 
Scusa, mica ha detto che scuola o corso fa sua figlia!
 
--
BlueRay

Giorgio
 
Marco C.

 Scusa, mica ha detto che scuola o corso fa sua figlia!
 
Voglio sperare non l' universita' :-)
In tutti glii altri casi dubito faccia differenza.
 
Giorgio

BlueRay ha scritto:
 > Guarda, se in un problema si dice: "l'attrito dinamico vale...,
 > trovare...(velocita', spazio di arresto, ecc)", oppure:
 > "l'accelerazione vale..., trovare l'attrito dinamico", allora mi sta
 > bene. Ma nel problema in oggetto si dice che viene percorso uno spazio
 > finito, senza sapere con quale legge oraria, e di calcolare "l'attrito
 > dinamico". E' vero che presuppone che l'attrito sia uno, pero' e' un
 > problema diverso e continuo a non esser d'accordo con te, ma prendo
 > atto della tua posizione.
Non puoi non saperlo...
Nella fisica del mondo di carta le leggi dell'attrito dinamico sono:
1) Il rapporto tra la forza di attrito e la forza premente è costante,
e si chiama coeff. di attrito dinamico.
2) Il coeff. di attrito din. è *indipendente* dalla velocità.
 
Come forse sai, io odio i problemi sull'attrito.
In qualche occasione ho scritto che parlare di leggi dell'attrito ha
un solo pregio: permette di preparare mucchi di problemi praticamente
tutti uguali, facili da scrivere e da valutare.
Che se ne frega se col mondo reale non hanno niente a che vedere :-(
-- 
Elio Fabri

 Che se ne frega se col mondo reale non hanno niente a che vedere :-(
 
Ciao.
 
--
BlueRay

Il coefficente di attrito non dovrebbe essere abbinato al coefficente di 
rugosità? Come puoi calcolare il primo se non conosci il secondo.
Gab
 
 
---
Questa e-mail è stata controllata per individuare virus con Avast antivirus.
https://www.avast.com/antivirus
 

 Gab
 
Come giustamente dice Fabri, qualsiasi cosa si cerchi di dire 
formalmente dell'attrito, la realtà è sempre un'altra :)
In altre parole è e resta un problema affrontabile solo empiricamente e 
caso per caso, e materiale per materiale.
 
In particolare la rugosità non è in sé determinante: il teflon (PTFE) 
per esempio, può essere rugoso quanto si vuole, ma il coefficiente 
d'attrito dipende dal fatto che è un materiale autolubrificante, non 
dalla rugosità. I "cuscinetti" a strisciamento dei ponti e dei viadotti 
sono fatti di questo genere di materiali, e nessuno si preoccupa della 
rugosità.
 
I cuscinetti fatti di metalli cosiddetti "bianchi" (es. per alcuni tipi 
di turbine e di generatori elettrici), non solo sono a loro volta 
autolubrificanti, ma si conta sul "rodaggio" per ottenere il grado 
minimo sindacale di rugosità delle superfici, che continua comunque a 
migliorare con l'esercizio.
 
Per altri materiali, come gli acciai di uso per esempio automobilistico, 
non si ricorre nemmeno più al "rodaggio" ma è possibile, dopo la 
rettifica, levigarli esattamente al grado voluto, fino alla finitura "a 
specchio" (indicata credo con tre o addirittura quattro triangolini sui 
disegni relativi); si parla di 'lappatura', che ormai si ottiene a bassi 
costi, e in certo senso è analoga alla lavorazione delle lenti.
 
Una curiosità a proposito di questi acciai "lappati": si è scoperto, 
mediante prove sistematiche, che più alto è il grado di levigatezza e 
maggiore è la resistenza alla corrosione, che quindi non è un fenomeno 
puramente chimico - anche per questa ragione gli automobilari lappano le 
parti critiche dei motori.

 il lavoro dipende solo dal cammino. Non da come viene percorso nel tempo.
 
Questa affermazione a me pare senz'altro errata.
 
Dal momento che la forza di attrito dipende dalla velocità: se si percorre lo stesso intervallo di spazio con andamenti di velocità differenti il lavoro (negativo) finale compiuto dalle forze d'attrito sarà in genere differente.
E' proprio questo il motivo per cui il lavoro non è una funzione di stato.
 
Saluti,
Aleph


Hai ragione. Anzi, visto che non sono un fisico, permettimi di darti un aiuto: il verbo riflessivo "applicandoci" non concorda con "da solo".
Inoltre, quando posso, le pappe me le preparo da solo (e questa volta c'è concordanza)

 parti critiche dei motori.
 
Apprezzo le informazioni sull'attrito ma qui hai scritto una cosa assolutamente banale, perche' *nessun* processo in chimica e' "puramente chimico":
1)Un grosso pezzo di legno brucia molto piu' lentamente di tanti piccoli pezzetti che in totale hanno la stessa massa.
 
2)Un pezzo di Fe (per dirne uno, ma lo stesso e' vero con un'infinita' di altri materiali) si ossida molto piu' lentamente della limatura o polvere di esso (in wuesti processi la velocita' di reazione aumenta con la superficie).
 
3)Le reazioni chimiche in generale, o le attivita' degli ioni o delle specie chimiche dipendono da fattori fisici: oltre alle aree delle superfici, anche alle loro condizioni (esempio elettrodi), poi dalle pressioni, dalla temperatura, ecc, ecc.
 
Chi studia Chimica Generale sa che un capitolo fondamentale si chiama "Chimica Fisica", senza il quale lo studio della chimica non avrebbe senso.
 
--
BlueRay

 
 
 
Scusate, ho confuso l'attrito radente del disco con l'attrito viscoso in un fluido (sarà perché ogni tanto i dischi da hockey decollano) , per cui quello che ho scritto è fuori tema ed è corretto quanto ha scritto Giorgio.
 
Saluti,
Aleph

 Inoltre, quando posso, le pappe me le preparo da solo
 
Mi sembra di aver capito che non hai ancora afferrato come si risolve il problema (se non e' cosi' mi scuso).
 
Il primo modo e' questo.
 
 
*Assumendo* che la il coefficiente d'attrito non dipenda dal punto, la forza d'attrito non dipende dal punto e quindi e' costante, pertanto si tratta in questo caso si tratta di un moto uniformemente accelerato (si dice "accelerato" in generale, se poi si tratta di una decelerazione vorra' dire che l'accelerazione e' negativa) quindi si possono scrivere le due equazioni di tale moto:
S = V_i t + 1/2 a t^2
V_f = V_i + a t
 
dove S e' lo spazio totale percorso, t il tempo totale, V_i e V_f, rispettivamente, la velocita' iniziale e quella finale. Eliminando t dalle due equazioni, dopo qualche passaggio algebrico si ha: a = (V_f^2 - V_i^2)/2S, che puoi percio' calcolar dai dati del problema.
A questo punto applichi F = m a con F forza d'attrito, che vale mu m g, g acc. di gravita':
mu m g = m a
si semplifica la massa e rimane:
mu = a/g.
 
Il secondo modo, piu' semplice, e' quello descritto da Giorgio, se hai ancora dubbi su quest'ultimo o anche su quello che ho scritto, chiedi.
 
--
BlueRay

 avrebbe senso.
 
I miei studi le hanno nettamente distinte per le ragioni che ho 
elencato. (Forse non è così nelle facoltà di fisica, ma non lo so)
La chimica-fisica è un capitolo molto prossimo alla chimica applicata e 
alla fisica-tecnica, quindi alle applicazioni, mentre la Chimica 
Generale è una disciplina essenzialmente astratta che fornisce principi 
e non applicazioni specifiche. Ecco perché a ingegneria, per esempio, in 
particolare a ingengeria chimica, sono tenute separate, così come si 
tengono separati gli studi sull'elettromagnetismo e i corsi di 
telecomunicazioni a ingegneria elettronica: in elettromagnetismo si 
studiano le leggi di Maxwell e non le antenne Yagi. Mi sembra naturale.
 
Tornando agli acciai lappati, c'è un fenomeno di quasi impossibilità di 
aggrappamento degli inquinanti all'acciaio lappato, quasi come se ci 
fosse di mezzo una pellicola: la reazione chimica quindi non può proprio 
avvenire - salvo dove la lappatura non è perfetta.
Per questa ragione mi sono permesso di citare questo fatto, non perché 
non avessi mai sentito parlare di chimica-fisica. Peraltro i più stupiti 
del fatto, mentre si eseguiva questa sperimentazione, erano proprio i 
chimici, che non potevo sicuramente accusare di non sapere niente di 
chimica-fisica.
 
Omega

 coefficiente di attrito dinamico tra disco e ghiaccio.  
 
Pongo v_i = 48.9 m/s, v_f = 44.9 m/s, Deltas = 15.2 m,
g = 9.8 m/s^2, sia m la massa del disco.
Supponiamo che il coefficiente di attrito dinamico mu_d sia costante,
allora il moto del disco e' uniformemente accelerato e la velocita'
media di cui sopra e' v_m = (v_i + v_f) / 2 = 46.9 m/s, il tempo
impiegato sopra e' Deltat = Deltas / v_m = 0.324 s, il modulo
dell'accelerazione media e' a_m = (v_i - v_f) / Deltat = 12.3 m/s^2,
il secondo principio della dinamica da' m * a = m * g * mu_d da cui
mu_d = a / g = 1.3, che appare eccessivo e non verosimile
considerando che si tratta di un disco da hockey che scivola
sul ghiaccio...
 
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani
 

Il giorno lunedě 8 giugno 2015 17:45:03 UTC+2, Giorgio Bibbiani ha scritto:
...
 il secondo principio della dinamica da' m * a = m * g * mu_d da cui
 mu_d = a / g = 1.3, che appare eccessivo e non verosimile
 considerando che si tratta di un disco da hockey che scivola
 sul ghiaccio...
 
Cavolo, non avevo fatto il conto, viene proprio cosi'!
Altro che ghiaccio, per essere maggiore di 1 deve essere almeno gomma al silicone (e probabilmente su entrambe le superfici)!  :-)
 
--
BlueRay