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Esercizi sul momento di inerzia

Benvenuti nella dispensa dedicata agli esercizi riguardanti il calcolo di momenti di inerzia.

All’interno di questa dispensa troverete una selezione accurata di 11 esercizi svolti sul calcolo del momento di inerzia. Ciascun esercizio è stato scelto per stimolare e migliorare la vostra comprensione, mentre le soluzioni dettagliate e le spiegazioni vi accompagneranno attraverso concetti complessi in modo chiaro e intuitivo. Segnaliamo inoltre la raccolta di esercizi sul centro di massa.

 

Scarica gli esercizi svolti

Ottieni il documento contenente 11 esercizi risolti, contenuti in 20 pagine ricche di dettagli, per migliorare la tua comprensione del momento di inerzia.

 

Esercizio 1   (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar).

Calcolare il momento d’inerzia di un anello sottile di raggio R e massa m rispetto ad un asse passante per il centro di massa e perpendicolare al piano su cui giace l’anello nell’ipotesi che la massa sia distribuita in modo omogeneo.

 
Svolgimento esercizio 1
 

Esercizio 2   (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar).

Calcolare il momento d’inerzia di un guscio cilindrico sottile di raggio R e altezza h rispetto all’asse di simmetria del cilindro, ipotizzando che la massa sia distribuita in modo omogeneo.

 
Svolgimento esercizio 2
 

Esercizio 3   (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar).

Calcolare il momento d’inerzia di un guscio sferico sottile di raggio R e massa m rispetto ad un asse passante per il centro di massa ipotizzando che la massa sia distribuita in modo omogeneo.

 

Svolgimento esercizio 3
 

Esercizio 4  (\bigstar\largewhitestar\larghwhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar).

Calcolare il momento d’inerzia di una sfera piena di raggio R e massa m rispetto ad un asse passante per il proprio centro di massa con l’ipotesi che la massa sia distribuita in modo omogeneo.

 

Svolgimento esercizio 4
 

Esercizio 5  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar).

Calcolare il momento d’inerzia di un’asta sottile, di lunghezza d, rispetto ad un asse passante per il suo centro di massa e perpendicolare ad essa, ipotizzando che la massa sia distribuita in modo omogeneo rispetto al proprio centro di massa.

 

Svolgimento esercizio 5
 

Esercizio 6  (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar).

Dati a,b,c \in \mathbb{R}\setminus\{0\}, si consideri l’ellissoide

    \[D = \left\{(x,y,z) \in \mathbb{R}^3 \; \colon \; \dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}+\dfrac{z^2}{c^2} \le 1\right\}\]

la cui massa è distribuita in modo omogeneo. Calcolare il momento d’inerzia di D rispetto all’asse x, esprimendo il risultato in termini della massa m del solido stesso. Calcolare successivamente il momento d’inerzia di D rispetto all’asse y.

 

Svolgimento esercizio 6
 

Esercizio 7  (\bigstar\bigstar\whitestarstar\largewhitestar\largewhitestar).

Dati R>0 e \alpha>0, sia T il settore circolare nel piano yz delimitato dal semiasse positivo z, dalla circonferenza di equazione y^2+z^2=R^2 e dalla semiretta uscente da O, giacente nel primo quadrante, che forma un angolo \alpha \left(0 < \alpha < \frac{\pi}{2}\right) con il semiasse z positivo. Detto D il solido ottenuto da una rotazione di T intorno all’asse z, calcolare il momento di inerzia di D, supposto di densità costante \mu, rispetto all’asse z, esprimendo il risultato in termini di \mu.

 
Svolgimento esercizio 7
 

Esercizio 8  (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar).

Dati a,b>0, sia T l’insieme dei punti del primo quadrante del piano yz, delimitato dall’asse z, dalla parabola di equazione z=ay^2 (a>0) e dalla retta di equazione z=b (b>0); detto D il solido ottenuto da una rotazione di T intorno all’asse z, calcolare il momento d’inerzia di D, supposto di densità costante \mu, rispetto all’asse z, esprimendo il risultato in termini di \mu.

 
Svolgimento esercizio 8
 

Esercizio 9  (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar).

Data una lamina piana circolare sottile di raggio R, calcolarne il momento d’inerzia rispetto a un asse passante per il centro e perpendicolare alla lamina, nell’ipotesi che la densità sia proporzionale al cubo della distanza dal centro stesso; esprimere il risultato trovato in termini della massa m della lamina.

 

Svolgimento esercizio 9
 

Esercizio 10  (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar).

Data una lamina piana ellittica sottile di semiassi a e b, calcolarne il momento d’inerzia rispetto a un asse passante per il centro e perpendicolare alla lamina, nell’ipotesi che la densità sia proporzionale al quadrato della distanza dal centro stesso; esprimere il risultato trovato in termini della massa m della lamina.

 
Svolgimento esercizio 10
 

Esercizio 11  (\bigstar\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar).

Dimostrare che il momento d’inerzia di un triangolo rettangolo omogeneo di massa m e di cateti a e b rispetto ad un asse ad esso ortogonale e passante per il proprio centro di massa è \frac{m}{18}(a^2+b^2).

 
Svolgimento esercizio 11
 
 

Esercizi di Meccanica classica

Se siete interessati ad approfondire argomenti inerenti alla Meccanica classica, di seguito troverete tutte le cartelle relative presenti sul sito Qui Si Risolve. Ciascuna cartella contiene numerosi esercizi con spiegazioni dettagliate, progettate per offrire una preparazione solida e una conoscenza approfondita della materia.


 
 

Esercizi di Meccanica razionale

Se siete interessati ad approfondire argomenti inerenti alla Meccanica razionale, di seguito troverete tutte le cartelle relative presenti sul sito Qui Si Risolve. Ciascuna cartella contiene numerosi esercizi con spiegazioni dettagliate, progettate per offrire una preparazione solida e una conoscenza approfondita della materia.

 
 

Risorse didattiche aggiuntive per approfondire la matematica

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  • Math Stack Exchange – Parte della rete Stack Exchange, questo sito è un forum di domande e risposte specificamente dedicato alla matematica. È una delle piattaforme più popolari per discutere e risolvere problemi matematici di vario livello, dall’elementare all’avanzato.
  • Art of Problem Solving (AoPS) – Questo sito è molto noto tra gli studenti di matematica di livello avanzato e i partecipanti a competizioni matematiche. Offre forum, corsi online, e risorse educative su una vasta gamma di argomenti.
  • MathOverflow – Questo sito è destinato a matematici professionisti e ricercatori. È una piattaforma per domande di ricerca avanzata in matematica. È strettamente legato a Math Stack Exchange ma è orientato a un pubblico con una formazione più avanzata.
  • PlanetMath – Una comunità collaborativa di matematici che crea e cura articoli enciclopedici e altre risorse di matematica. È simile a Wikipedia, ma focalizzata esclusivamente sulla matematica.
  • Wolfram MathWorld – Una delle risorse online più complete per la matematica. Contiene migliaia di articoli su argomenti di matematica, creati e curati da esperti. Sebbene non sia un forum, è una risorsa eccellente per la teoria matematica.
  • The Math Forum – Un sito storico che offre un’ampia gamma di risorse, inclusi forum di discussione, articoli e risorse educative. Sebbene alcune parti del sito siano state integrate con altri servizi, come NCTM, rimane una risorsa preziosa per la comunità educativa.
  • Stack Overflow (sezione matematica) – Sebbene Stack Overflow sia principalmente noto per la programmazione, ci sono anche discussioni rilevanti di matematica applicata, specialmente nel contesto della scienza dei dati, statistica, e algoritmi.
  • Reddit (r/Math) – Un subreddit popolare dove si possono trovare discussioni su una vasta gamma di argomenti matematici. È meno formale rispetto ai siti di domande e risposte come Math Stack Exchange, ma ha una comunità attiva e molte discussioni interessanti.
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