O roata de raza R = 10 cm si masa m = 100 gr se afla in fata unei trepte de inaltimea h =1 cm. Ce forta orizontala minima F trebue sa aplicam in axa rotii pentru ca roata sa se urce pe treapta?

O roata de raza R = 10 cm si masa m = 100 gr se afla in fata unei trepte de inaltimea h =1 cm. Ce forta orizontala minima F trebue sa aplicam in axa rotii pentru ca roata sa se urce pe treapta?

Rezolvare

Pentru a calcula forta orizontala minima F necesara pentru a ridica roata de raza R pe o treapta de inaltime h, vom utiliza principiul conservarii energiei. Inainte de a ridica roata pe treapta, energia cinetica a rotii este 0, deoarece viteza sa orizontala este 0. 

Dupa ce a fost ridicata pe treapta, energia cinetica a rotii va fi transformata in energia potentiala a rotii, care este egală cu mgh, 

unde: 

m este masa rotii

g este acceleratia gravitationala (9,8 m/s^2)

h este inaltimea treptei. 

Deci, putem scrie urmatoarea ecuatie:


0 = mgh + (1/2)mv^2


unde: 

v este viteza orizontala a rotii dupa ce a fost ridicata pe treapta.


Reordonand si rezolvand ecuatia pentru F, obtinem:

F = mv^2 / (2h) = (100 g) * (v^2) / (2 * 1 cm) = 50 * v^2 N


Astfel, pentru a ridica roata de raza R de pe treapta, trebuie sa aplicam o forta orizontala F de cel putin 50 * v^2 N.

Probleme rezolvate fizica clasa a-10-a

Exercitii si probleme rezolvate