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Una massa $m$ (1 kg) legata ad un filo inestensibile e privo di massa cade da un'altezza $h$ (5 m) rispetto al suolo (vedi figura). Nel punto $B$ la massa urta una massa $M$ (4 kg) in maniera perfettamente anelastica. Calcolare la velocità $V$ del corpo dopo l'urto.

\psfig{file=23-06-2003-1.ps,width=7cm,angle=-90}

Scrivendo il teorema delle forze vive si trova l'espressione della velocità $v$ di $m$ giusto prima dell'urto:


\begin{displaymath}
\Delta E_{c}=\sum L_{\overrightarrow{F_{est}}}\end{displaymath}

Le forze che si applicano ad $m$ sono la forza peso $\overrightarrow{P}$ e la tensione del filo $\overrightarrow{T}$.

Essendo $\overrightarrow{T}$ ad ogni istante perpendicolare allo spostamento, $L_{\overrightarrow{T}}=0$ . Il lavoro della forza peso vale $mgh$. La variazione di energia cinetica si scrive:


\begin{displaymath}
\frac{1}{2}mv_{f}^{2}-\frac{1}{2}mv_{i}^{2}=mgh\end{displaymath}

Poiché $v_{i}=0$ e $v_{f}=v$, otteniamo:


\begin{displaymath}
\frac{1}{2}mv^{2}=mgh\end{displaymath}

e dunque:

\begin{displaymath}
v=\sqrt{2gh}\end{displaymath}

Dopo l'urto completamente anelastico, $m$ e $M$ proseguono unite. La legge di conservazione della quantità di moto si scrive:


\begin{displaymath}
mv+0=(M+m)V\end{displaymath}

e dunque:


\begin{displaymath}
V=\frac{m}{M+m}v=\frac{m}{M+m}\sqrt{2gh}=\frac{1}{4+1}\sqrt{2\times10\times5}=2\,\textnormal{m}/\textnormal{s}\end{displaymath}


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Nicolas Decamp 2005-11-22