[Fisica] Anna sta stirando una maglia di lana. Tiene il ferro da stiro con il braccio inclinato a un angolo di 30°

Es. 116 pag 172

[su_note note_color=”#faff66″ text_color=”#1416bc”]Anna sta stirando una maglia di lana. Tiene il ferro da stiro con il braccio inclinato a un angolo di 30° rispetto al piano orizzontale esercitando una forza di 30 N. Il coefficiente di attrito statico in questo caso vale 0,78 e il ferro da stiro ha una massa di 1,2 kg.

Calcola il modulo della forza premente F_\perp.

• Anna riesce a mettere il ferro da stiro in movimento?[/su_note]

Bisogna calcolare prima di tutto la forza premente che è data dalla forza-peso del ferro da stiro + la forza esercitata da Anna:
F_\perp=m\cdot g+F\cdot sen(30^\circ)
F_\perp=1,2\;kg\cdot 9,8\;\frac{N}{kg}+30\;N\cdot \frac{1}{2}
F_\perp=11,76\;N+15\;N=26,76\;N\approx27\;N

In questo caso specifico, per coloro che non hanno ancora fatto trigonometria (cioè non hanno ancora studiato seno, coseno, tangente ecc.) possiamo risolvere il problema anche in modo geometrico anziché trigonometrico:

nella figura il punto A rappresenta il ferro da stiro e il vettore CA rappresenta la forza esercitata dal braccio di Anna con un angolo di 30°. Ora a noi interessa la componente verticale  della forza esercitata da Anna (CB) che non è altro che il cateto del triangolo rettangolo di angoli 30°, 60° e 90° che si oppone all’angolo di 30° che è uguale alla metà dell’ipotenusa cioè CB = 15 N.
Sostituendo nella formula iniziale avremo:
F_\perp=m\cdot g+15\;N
F_\perp=1,2\;kg\cdot 9,8\;\frac{N}{kg}+15\;N
F_\perp=11,76\;N+15\;N=26,76\;N\approx27\;N

Calcoliamo ora la forza resistente che sarebbe la forza massima di attrito statico che è data dalla formula:
F_S^{max}=\mu _s\cdot F_\perp
F_S^{max}=0,78\cdot 27\;N\approx 21\;N

Ora non ci resta che calcolare la componente orizzontale della forza esercitata da Anna (BA) che è quella che spinge il ferro da stiro A. In questo caso essendo BA il cateto opposto all’angolo di 60° in un triangolo rettangolo di angoli 30°, 60° e 90° il suo valore è dato dalla metà dell’ipotenusa per radice di 3.

F_{BA}=\frac{CA}{2}\cdot \sqrt{3}

F_{BA}=\frac{30\;N}{2}\cdot \sqrt{3}\approx 26\;N

Essendo la forza massima di attrito statico minore della componente BA (21 N < 26 N) Anna riesce a mettere il ferro da stiro in movimento.

[su_quote]Nota: gli esercizi sono tratti dal libro di testo “Dalla mela di Newton al bosone di Higgs PLUS” Esercizi I VETTORI E LE FORZE parte 8 LE FORZE DI ATTRITO pag. 172.[/su_quote]

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