⚛ Laboratorio FisicaPiano inclinato · v0.9 beta

DINAMICA · SECONDA LEGGE DI NEWTON

Piano inclinato

Esamina le forze che agiscono su un blocco: peso, reazione normale, attrito statico e dinamico, forza applicata. Osserva equilibrio, salita, discesa, arresto e ripartenza con calcoli analitici per ogni fase.

Versione 0.9 beta

Parametri fisici

kg
°
m
m/s²
—
—
N
m/s
m
s

Verso positivo verso l'alto: Fₐ e v₀ possono essere negativi (verso il basso). La posizione s varia fra 0 e L. μₖ ≤ μₛ. Intervalli: 0,01–1.000 kg; 0–89°; 0,2–200 m; 0,5–30 m/s²; coefficienti 0–2; forza da −5.000 a +5.000 N; velocità da −60 a +60 m/s; durata 0,5–40 s. Si accettano le virgole decimali.

Comandi

Diagramma delle forze e movimento

Scala geometrica reale 1:1: le distanze orizzontali e verticali sono rappresentate con la stessa scala. Le lunghezze delle frecce delle forze usano una scala propria, distinta dai metri.

Peso PNormale NForza FₐAttrito fComponenti del pesoAccelerazione aVincolo al bordo

Posizione s dal piede—
Velocità con segno—
Accelerazione con segno—
Forza risultante tangenziale—

Le frecce mostrano i versi reali, e il loro modulo relativo è indicativo. Le componenti del peso sono tratteggiate: non sono forze aggiuntive. Un arresto al bordo è anelastico e non prevede rimbalzo. Su smartphone scorri orizzontalmente il diagramma per osservare tutto il piano e leggere le frecce.

Risultati e condizioni fisiche

Peso P—
Peso parallelo P∥ (con segno)—
Peso perpendicolare |P⊥|—
Reazione normale N—
Attrito statico massimo—
Attrito dinamico (modulo)—
Forza motrice D = Fₐ + P∥—
Attrito effettivo all'istante—

Grafici sincronizzati

L'asse s segue il piano: s = 0 al piede, s = L alla sommità. I salti di accelerazione sono reali cambiamenti di regime; al bordo la velocità si annulla per urto anelastico. Seleziona un punto su un grafico o scrivi un tempo esatto.

Istante selezionato: 0,00 sFai clic su un grafico oppure inserisci il tempo desiderato, anche con la virgola.

Posizione s(t)

Velocità v(t)

Accelerazione a(t)

Forza risultante F(t)

Tabella dei valori

t (s)s (m)v (m/s)a (m/s²)F (N)Regime

I punti speciali di arresto e di contatto con i bordi sono inclusi.

Dati in unità SI; virgola decimale e separatore «;».

Il modello fisico

Si applica la seconda legge di Newton lungo il piano: la risultante delle forze parallele è uguale al prodotto della massa per l'accelerazione.

Da fermo: l'attrito statico si adatta alla forza richiesta, fino al massimo μₛN. Non assume sempre il valore massimo.

In movimento: l'attrito dinamico ha modulo μₖN e verso opposto alla velocità. Quando la velocità si annulla, si verifica nuovamente la condizione di equilibrio statico prima di decidere se il corpo riparte.

Ai bordi: il blocco urta un fermo rigido; l'urto azzera istantaneamente la velocità, senza rimbalzo. Se le forze consentono un successivo moto verso l'interno, riparte. Il vincolo al bordo è una forza aggiuntiva, distinta dall'attrito.

Ipotesi: blocco puntiforme per la dinamica traslazionale, piano rigido e rettilineo, g costante, nessuna resistenza dell'aria, μₖ ≤ μₛ costanti, forza esterna parallela e costante. Non si considerano rotolamento, ribaltamento o deformazioni. Non usare il simulatore per corpi reali senza verificare le ipotesi.

DALLE FORZE AL MOVIMENTO

Svolgimento guidato dei calcoli

Ogni sostituzione mostra le unità di misura. I calcoli corrispondono all'istante selezionato e all'eventuale fase dinamica in corso.

I valori sono calcolati a piena precisione, arrotondati soltanto nella visualizzazione. Per gli istanti di transizione la soluzione è calcolata per tratti: nessuna equazione di moto viene estesa impropriamente attraverso il cambio di regime.

Altri esperimenti: Moto rettilineo · Lancio obliquo · Torna al Laboratorio Fisica

by Andrea Minini