⚛ Laboratorio FisicaCarrucole · v0.11 beta

DINAMICA · SISTEMI VINCOLATI

Carrucole e sistemi collegati

Due corpi uniti da una fune ideale inestensibile. Studia la macchina di Atwood oppure un corpo su piano inclinato collegato a una massa sospesa. Osserva tensione, attrito, accelerazione e arresti.

Versione 0.11 beta

Parametri fisici

kg
kg
m/s²

Condizioni iniziali

m
m
m/s
s

Convenzione: q aumenta quando m₂ scende e m₁ sale. Nel sistema Atwood le coordinate dei due rami, misurate rispetto ai riferimenti di corsa, sono q per m₂ e L−q per m₁. Sul piano, q misura l’avanzamento di m₁ dal piede e lo spostamento corrispondente di m₂ verso il basso. I piccoli spazi disegnati attorno ai blocchi e alla puleggia non rappresentano un’ulteriore distanza fisica.

Simulazione e diagrammi delle forze

Geometria reale 1:1: lo stesso numero di pixel rappresenta un metro in orizzontale e in verticale. Il piano non altera gli angoli apparenti.

Sistema collegato

Diagrammi delle forze sui due corpi

tensione peso normale attrito forza applicata

Posizione q—
Velocità comune v—
Accelerazione comune a—
Tensione T—

La fune resta tesa nel tratto libero. L'estremità della corsa è un finecorsa con arresto anelastico e bloccaggio, non un rimbalzo: dopo l'urto la tensione non viene calcolata con la formula del moto libero.

Forze e condizioni di moto

Peso m₁g—
Peso m₂g—
Reazione normale N—
Attrito statico massimo—
Attrito effettivo—
Forza motrice algebrica—
Risultante lungo la fune—
Regime dinamico—

Grafici sincronizzati

Clicca sul grafico o inserisci un tempo esatto: la selezione aggiorna corpi, forze, risultati e spiegazioni. Le variazioni brusche di accelerazione indicano transizioni fisiche.

Istante selezionato: 0,00 sq positivo: m₂ scende, m₁ sale.

Posizione q(t)

Velocità comune v(t)

Accelerazione comune a(t)

Tensione T(t)

Tabella dei valori

t (s)q (m)v (m/s)a (m/s²)T (N)Attrito (N)Regime

Unità SI, separatore ; e virgola decimale.

Ipotesi del modello

Le due masse si comportano come punti materiali. La fune è priva di massa, sempre tesa e inestensibile; la carrucola è priva di massa, attrito e inerzia rotazionale. La tensione ha quindi lo stesso modulo lungo tutta la fune, durante il moto libero.

Nel caso Atwood, entrambi i corpi si muovono verticalmente e in versi opposti. Nel sistema collegato al piano inclinato, m₁ si muove sul piano, m₂ verticalmente. Le accelerazioni hanno uguale modulo lungo la coordinata vincolata.

L'attrito statico agisce solo quando il sistema è fermo e si adegua fino al suo valore massimo. Quando il corpo scivola, agisce l'attrito dinamico, sempre opposto alla velocità di m₁ lungo il piano.

Non sono modellati elasticità della fune, allungamenti, oscillazioni laterali, slittamenti sulla puleggia, urti tra masse, massa e attrito dell'asse o geometria del corpo. Il finecorsa è un vincolo aggiuntivo: la tensione dopo l'urto è indeterminata in questo modello e viene indicata con «—».

DALLA SCOMPOSIZIONE AL MOTO

Svolgimento guidato dei calcoli

Equazioni distinte per ogni massa, vincolo cinematico, condizioni d'attrito e calcolo numerico con unità SI in tutti i passaggi.

I valori non vengono arrotondati durante il calcolo, ma soltanto nella visualizzazione. Il diagramma ha scala geometrica uniforme per tutte le simulazioni.

by Andrea Minini