Esercizio 35 . Una catenella è tenuta ferma su un tavolo privo di attrito mentre un quarto della sua lunghezza pende dal bordo del tavolo.
Se la catenella ha una lunghezza totale e una massa
, quanto lavoro è richiesto per tirare indietro fino sul piano del tavolo la parte pendente?
Svolgimento. L’esercizio ci fornisce come dati: lunghezza della catenella , massa della catenella
, lunghezza della parte pendente della catenella
e piano privo di attrito.
Le forze che agiscono sul sistema sono tutte di natura conservativa, per cui il lavoro necessario a sollevare la cordicella sarà pari a
dove è la variazione dell’energia potenziale del centro di massa della cordicella che pende, che si trova, assumendo la massa uniformemente distribuita nella corda, a distanza
da entrambi gli estremi della parte pendente, come in figura.
Il lavoro sarà pari a
e notiamo che , essendo la posizione del centro di massa, quando lo spostamento è completo, nello zero dell’asse
, per cui
Si osservi che abbiamo scelto un sistema di riferimento fisso , con l’asse delle
coincidente con il piano orizzontale, e l’asse delle
perpendicolare al piano orizzontale. Inoltre, abbiamo assunto che lo zero dell’energia potenziale sia coincidente con il piano orizzontale.