Un corpo di massa m è appoggiato su una sfera di raggio R come mostrato in figura; supponiamo che il corpo sia di dimensioni trascurabili. Il corpo inizia a scivolare senza attrito sulla superficie della sfera. Calcola l’altezza rispetto al suolo alla quale il corpo si stacca dalla superficie della sfera. |
Indico con h la altezza dal piano orizzontale che passa per
il centro della sfera e con H quella dal suolo.
Indico con v la velocità del corpo.
Poichè sul corpo agiscono solo
forze conservative, ho:
m g R = m g h + m v²/2
g (R − h) = v²/2
v² = 2 g R(1−cos(θ)) (essendo h = R cos(θ) )
Il corpo si stacca dalla superficie della sfera non
appena v è tale che:
m g cos(θ) = m v²/R
ossia:
v² = R g cos(θ)
Quindi: 2 g R(1−cos(θ)) = g R cos(θ)
ossia: cos(θ) = 2/3.
Ciò accade quando θ = acos(2/3) (ossia, approssimando: 0.8410687=48.18969°).
H vale 2/3·R+R = 5/3·R.