un aiuto per risolvere esercizio di fisica

UN sollevatore centrifugo
Premessa:
E' già noto che il regolatore centrifugo serviva anticamente per regolare il flusso del vapore da convogliare alle turbine.
Se le turbine giravano troppo velocemente succedeva che il regolatore anch'esso girava velocemente e chiudeva parzialmente il flusso e quindi c'era una regolazione automatica basata sul principio della forza centrifuga.
La differenza tra regolatore centrifugo e compressore centrifugo è data semplicemente dalla dimensione in scala, cioè il compressore centrifugo è molto più grande perchè deve sollevare pesi consistenti e non deve regolare niente.
------------------------------------------------------------------------------
Esercizio di fisica
Una vasca contenente un metro cubo di acqua pesa 1000 kg, di solito si usa un cilindro idraulico oleodinamico per sollevare pesi di questa portata, ma in questo caso specifico si desidera sollevarla invece per mezzo di un compressore centrifugo.
Il compressore centrifugo è semplicemente composto da 2 palle a sfera di acciaio ognuna delle quali ha una massa di 1 kg.
Il baricentro di ognuna delle 2 palle dista dall'asse di rotazione generale 1 metro esatto.
Si vuole sapere 3 dati

1) la velocità necessaria per sopraffare la forza peso del metro cubo di acqua

2) L'energia cinetica che il motore deve trasmettere alle palle, trascurando tutti gli attriti per ovvi motivi di semplicità di calcolo

3) Dopo che la vasca è stata sollevata all'altezza di un metro la massa d'acqua ha acquisito sicuramente un certa energia potenziale e si vuole sapere quanta energia restituisce al sistema se questa vasca viene lasciata andare verso il basso in caduta libera fino a ritornare dove era prima, quando ancora non era stata sollevata.
----------------------------------------------------------------------------------------
probabile soluzione
Fc= forza centrifuga
ms=massa da sollevare=1000 kg
m=massa di una sfera=1 kg
r= raggio=1
g=accelerazione di gravità a livello del terreno
P=(forza peso da sollevare)=g*ms=9800 newton
Fc=m*V^2/r
inversamente
v=radicequadratat(F/m*r)
v=radicequadrata(9800/2*1)=70 metri/sec
E=energia cinetica da dare al compressore
E=1/2*m*V^2
E=1/2*2*4900
E=4900 joule

Ep=energia potenziale che la vasca restituisce quando ricadrà verso il basso
Ep=P*H=9800newton*1 metro
Ep=9800 joule
----------- fine dell'esercizio --------

Ma come è possibile che Ep sia maggiore di E?
Qualcuno mi aiuti perchè non sto capendo più niente, forse ho dimenticato di considerare la forza di Coriolis ?

Edited by MetS-Energie - 19/12/2005, 11:17

Ciao,

non credo che questo sia il posto giusto per porre simili quesiti.Qui si parla di energia...sei al limite dell'ot.
Comunque parlando del problema ti posso dire sinceramente che non ne ho la più pallida idea però in linea di principio ti dico: o hai sbagliato a scrivere i dati ( improbabile se rileggi bene ) o più semplicemente le tue nozioni di fisica sono un pochino arruginite e quindi è meglio che ti riprendi in mano un bel librone... Meglio ancora se vai da un prof. di fisica e ti fai spiegare tutto...facile no?

P.S.:megli se ti rivedi anche la forza di Coriolis non è che centri molto con quel problema...

Edited by MetS-Energie - 19/12/2005, 11:17

[ElettroRik]

CITAZIONE (gencodicephp @ 16/12/2005, 21:16)

Qualcuno mi aiuti perchè non sto capendo più niente, forse ho dimenticato di considerare la forza di Coriolis ?

Ciao,

credo che il problema sia nel fatto che non tutta la Fc generata dalle sfere viene trasferita in sollevamento. Devi calcolare la componente vettoriale che va verso l'alto di tale forza centrifuga.



Edited by MetS-Energie - 19/12/2005, 11:49

Ciao Gencodicephp,
in linea generale, non devi meravigliarti che la risposta al quesito 2) sia diversa da quella del quesito 3).
Infatti ti vengono chieste due cose differenti, la prima è l'energia uguale e bastante a staccare dal piano vincolare la massa e la seconda è l'energia che questa assume una volta sollevata ad una certa altezza.
Vista la semplicità del problema dubito che tu abbia sbagliato il tuo proced. di calcolo.
Ciao,
Hike

Edited by hike - 19/12/2005, 10:28

[MetS]

Dareus,
Lascia che sia io a decidere se e' OT oppure no!

Gencodicephp ha aperto un altro 3D per sottoporci un problema di fisica che in qualche modo si collega con le altre energie, se non usa la gravita' e la forza centrifuga per sollevare la sua massa dovra' ben utilizzare una energia per farlo ed essendo questo un forum sulle energie, va bene dove e'.

Genco vorrebbe un aiuto e siccome il nostro forum e' nato anche con scopi didattici vediamo di aiutarlo a risolvere il suo problema.
Quindi benvengano i suggerimenti e gli aiuti di chi ha le opportune conoscenza.

Ciao

MetS

Edited by MetS-Energie - 19/12/2005, 11:49

CITAZIONE (MetS-Energie @ 19/12/2005, 11:48)

Dareus,
Lascia che sia io a decidere se e' OT oppure no!

Gencodicephp ha aperto un altro 3D per sottoporci un problema di fisica che in qualche modo si collega con le altre energie, se non usa la gravita' e la forza centrifuga per sollevare la sua massa dovra' ben utilizzare una energia per farlo ed essendo questo un forum sulle energie, va bene dove e'.

Genco vorrebbe un aiuto e siccome il nostro forum e' nato anche con scopi didattici vediamo di aiutarlo a risolvere il suo problema.
Quindi benvengano i suggerimenti e gli aiuti di chi ha le opportune conoscenza.

Ciao

MetS

Mi ero dimenticato di mettere un disegno e poi 100 kg per palla è più realistico di 1 kg però bisogna rivedere i conti ma il succo del discorso non cambia.


Qualcuno ha detto che la misura di un metro me la sono inventata.
Si è vero me la sono inventata, ma anche fosse un millesimo di metro rimane sempre il fatto che non si riesco a spegare perchè dai calcoli risulta che (E+Ep) > E

CITAZIONE (MetS-Energie @ 19/12/2005, 11:48)

Dareus,
Lascia che sia io a decidere se e' OT oppure no!

Gencodicephp ha aperto un altro 3D per sottoporci un problema di fisica che in qualche modo si collega con le altre energie, se non usa la gravita' e la forza centrifuga per sollevare la sua massa dovra' ben utilizzare una energia per farlo ed essendo questo un forum sulle energie, va bene dove e'.

Genco vorrebbe un aiuto e siccome il nostro forum e' nato anche con scopi didattici vediamo di aiutarlo a risolvere il suo problema.
Quindi benvengano i suggerimenti e gli aiuti di chi ha le opportune conoscenza.

Ciao

MetS

Ciao,

io ho detto che era sul filo dell'ot. Un parere personale
Tu mets hai suggerimenti utili?

Edited by Dareus - 19/12/2005, 19:43

[MetS]

CITAZIONE (Dareus @ 19/12/2005, 19:41)

CITAZIONE (MetS-Energie @ 19/12/2005, 11:48)

Dareus,
Lascia che sia io a decidere se e' OT oppure no!

Gencodicephp ha aperto un altro 3D per sottoporci un problema di fisica che in qualche modo si collega con le altre energie, se non usa la gravita' e la forza centrifuga per sollevare la sua massa dovra' ben utilizzare una energia per farlo ed essendo questo un forum sulle energie, va bene dove e'.

Genco vorrebbe un aiuto e siccome il nostro forum e' nato anche con scopi didattici vediamo di aiutarlo a risolvere il suo problema.
Quindi benvengano i suggerimenti e gli aiuti di chi ha le opportune conoscenza.

Ciao

MetS

Ciao,

io ho detto che era sul filo dell'ot. Un parere personale
Tu mets hai suggerimenti utili?

Non e' mia materia, pero' ti posso dire che e' un meccanismo usato spesso quando non esistono le condizioni (e lo spazio) per utilizzare classici sollevatori idraulici.
Per la risoluzione del problemino consultero' i miei testi.
Ciao

MetS

Scusate se ho modificato l'immagine, ma mi hanno detto che quella di prima era poco chiara.

Questa è leggermente diversa e anche più chiara.

In particolare è visibile la molla a spirale e il motorino di avviamento.

Questa è nuova, che è quella molla antagonista ???
Forse mi son perso qualche pezzo ??
Genco, hai per caso letto il post precedente ?? Allora ??
Hike

CITAZIONE (gencodicephp @ 21/12/2005, 18:28)

Scusate se ho modificato l'immagine, ma mi hanno detto che quella di prima era poco chiara.

Me ne accorgo solo adesso.
Genco, tu non hai modificato l'immagine, l'hai completamente stravolta !!!
Cos'è quel mostro che hai postato ?? Altro che molla antagonista !!
Quello di prima allora non era un problema di fisica.
Scusa, senza volontà di farmi i tuoi affari, ma tu quanti anni hai ??
Hike

[ElettroRik]

QUOTE (gencodicephp @ 21/12/2005, 18:28)

Scusate se ho modificato l'immagine....

Seehhh !!!

E il caffè da dove esce? E il cappuccino?
La brioche è alla crema o alla marmellata?

Edited by ElettroRik - 21/12/2005, 23:40

[mariomaggi]

CITAZIONE (gencodicephp @ 21/12/2005, 18:28)

Scusate se ho modificato l'immagine, ma mi hanno detto che quella di prima era poco chiara.
Questa è leggermente diversa e anche più chiara.
In particolare è visibile la molla a spirale e il motorino di avviamento.

Alla faccia della chiarezza!
Prima parlavi di sollevare verticalmente una tonnellata di acqua, ora ti inventi una trasformazione di moto rotatorio in alternativo con volano, il tutto magicamente sostenuto da un cuscinetto che non sostiene.

Dimmi che marca di birra bevi ....

Ciao
Mario

CITAZIONE (hike @ 21/12/2005, 23:30)

CITAZIONE (gencodicephp @ 21/12/2005, 18:28)

Scusate se ho modificato l'immagine, ma mi hanno detto che quella di prima era poco chiara.

Me ne accorgo solo adesso.
Genco, tu non hai modificato l'immagine, l'hai completamente stravolta !!!
Cos'è quel mostro che hai postato ?? Altro che molla antagonista !!
Quello di prima allora non era un problema di fisica.
Scusa, senza volontà di farmi i tuoi affari, ma tu quanti anni hai ??
Hike

Il mostro che sto pensando è il moto perpetuo di prima specie, perchè questa domanda strana?

---

MOTO PERPETUO DI PRIMA SPECIE

Edited by gencodicephp - 22/12/2005, 20:48

[MetS]

CITAZIONE (gencodicephp @ 22/12/2005, 20:46)

CITAZIONE (hike @ 21/12/2005, 23:30)

CITAZIONE (gencodicephp @ 21/12/2005, 18:28)

Scusate se ho modificato l'immagine, ma mi hanno detto che quella di prima era poco chiara.

Me ne accorgo solo adesso.
Genco, tu non hai modificato l'immagine, l'hai completamente stravolta !!!
Cos'è quel mostro che hai postato ?? Altro che molla antagonista !!
Quello di prima allora non era un problema di fisica.
Scusa, senza volontà di farmi i tuoi affari, ma tu quanti anni hai ??
Hike

Il mostro che sto pensando è il moto perpetuo di prima specie, perchè questa domanda strana?

---

MOTO PERPETUO DI PRIMA SPECIE

Genco

Abbiamo iniziato con un problema di fisica da risolvere.
Bene.
Adesso stravolgi il senso della discussione modificando e sottoponendo dispositivi che sanno molto di mozzarella di bufala.

Adesso chiarisci tutto grazie, non mi sembra piu' il tipo di post adatto allo spirito del Forum.

MetS

Edited by MetS-Energie - 22/12/2005, 21:13

CITAZIONE (MetS-Energie @ 22/12/2005, 21:10)

CITAZIONE (gencodicephp @ 22/12/2005, 20:46)

CITAZIONE (hike @ 21/12/2005, 23:30)

CITAZIONE (gencodicephp @ 21/12/2005, 18:28)

Scusate se ho modificato l'immagine, ma mi hanno detto che quella di prima era poco chiara.

Me ne accorgo solo adesso.
Genco, tu non hai modificato l'immagine, l'hai completamente stravolta !!!
Cos'è quel mostro che hai postato ?? Altro che molla antagonista !!
Quello di prima allora non era un problema di fisica.
Scusa, senza volontà di farmi i tuoi affari, ma tu quanti anni hai ??
Hike

Il mostro che sto pensando è il moto perpetuo di prima specie, perchè questa domanda strana?

---

MOTO PERPETUO DI PRIMA SPECIE

Genco

Abbiamo iniziato con un problema di fisica da risolvere.
Bene.
Adesso stravolgi il senso della discussione modificando e sottoponendo dispositivi che sanno molto di mozzarella di bufala.

Adesso chiarisci tutto grazie, non mi sembra piu' il tipo di post adatto allo spirito del Forum.

MetS

Ciao mets,

non per fare il saccente ma avevo ragione io...

Ciao genco,

1°il moto perpetuo NON ESISTE ( forse c'è solo nello spazio )

2°riguardati le leggi della termodinamica sopratutto la prima che ESCLUDE il moto perpetuo di prima specie.

A presto

[MetS]

Questo e' il tipo di intervento che io non approvo, ma quando ce vo, ce vo!

Dareus non mi sembra il caso di sottilizzare e precisare, Gencodicephp esigo chiarimento immediato pena cancellazione di tutto!
Grazie
MetS

Edited by MetS-Energie - 22/12/2005, 21:33

Si!
Forse sono andato avanti troppo veloce, da adesso guardo solo il primo esercizio con la tonnellata di acqua, se un giorno verrà risolto allora proseguo.

CITAZIONE (gencodicephp @ 22/12/2005, 20:46)

CITAZIONE (hike @ 21/12/2005, 23:30)

CITAZIONE (gencodicephp @ 21/12/2005, 18:28)

Scusate se ho modificato l'immagine, ma mi hanno detto che quella di prima era poco chiara.

Me ne accorgo solo adesso.
Genco, tu non hai modificato l'immagine, l'hai completamente stravolta !!!
Cos'è quel mostro che hai postato ?? Altro che molla antagonista !!
Quello di prima allora non era un problema di fisica.
Scusa, senza volontà di farmi i tuoi affari, ma tu quanti anni hai ??
Hike

Il mostro che sto pensando è il moto perpetuo di prima specie, perchè questa domanda strana?

Ciao Gencodicephp.
Ti spiego il perchè quella domanda.
Hai posto il tuo quesito presentandolo come un esercizio di fisica. Molti di noi, io sicuramente, si sono precipitati a risponderti pensando di dare una mano ad uno studente in difficoltà.
Poi posti la tua idea di macchina a moto perpetuo, facendo cadere il velo sul reale significato al problemino facile facile.
Sarebbe stato più corretto presentare la tua idea ed il tuo dubbio contestualmente. Un comportamento un pò irritante ed infantile , il tuo. Non credi ??
Comunque fà niente. Visto che però ancora non ti è chiaro perchè ti trovi due dati diversi al quiz di fisica, eccoti un parallelo più intuitivo:
Ti chiedi quanta energia ti occorre per liquefare un 1Kg di acqua allo stato di ghiaccio e trovi che valga XY. Bene !!
Poi ti chiedi quanta energia ti serve per riportare lo stesso chilo di acqua, una volta a 100°C, alla solidificazione.
Ma perchè meravigliarsi se la risposta al secondo quesito è maggiore di XY ??
Ti saluto,
Hike

Ciao,

io direi che genco dovrebbe spiegare in meniera organica ciò che propone.Così magari si capisce qualcosa e magari gli siamo di aiuto.Anche perchè non facciamo una gran figura con chi legge questo post molto ingarbugliato e confuso, quindi genco da qui,perfavore,chiarezza!

Edited by Dareus - 23/12/2005, 10:23

Carissimi
Niente panico!
Trattasi di uno dei milioni di geniali inventori del moto perpetuo.
Anch'io, quando avevo i calzoni corti, ho inventato alcuni sistemi rivoluzionari.
Ma ho sempre avuto l'accortezza di provare con cosine piccole, qualche etto al massimo (mai funzionato, per la cronaca)
L'amico Gencodicephp ha fretta e vuole subito provare con le tonnellate.
Non ci resta che fargli in nostri auguri, con l'auspicio che apra qualche libro di fisica, prima di perdere tempo in queste baggianate.

Ciao
Tersite

[ElettroRik]

QUOTE (tersite1 @ 23/12/2005, 15:34)

Carissimi
Niente panico!
Trattasi di uno dei milioni di geniali inventori del moto perpetuo.
Anch'io, quando avevo i calzoni corti, ho inventato alcuni sistemi rivoluzionari.
Ma ho sempre avuto l'accortezza di provare con cosine piccole, qualche etto al massimo (mai funzionato, per la cronaca)
L'amico Gencodicephp ha fretta e vuole subito provare con le tonnellate.
Non ci resta che fargli in nostri auguri, con l'auspicio che apra qualche libro di fisica, prima di perdere tempo in queste baggianate.

Ciao
Tersite

Forse ci troviamo daccordo per la prima volta.....

[Hellblow]

Senza far calcoli Genco, ti spiego ciò che accade, lascio a te rifolrmulare il tutto. Allora...mi rifaccio al disegno di elettrorik che è molto preciso.



Prima della rotazione le sfere hanno energia cinetica 0 perchè non ruotano. Nell'asse centrale nessuna forza viene applicata e quindi anche la massa di 1000 Kg è li ferma.
Il motorino inizia a girare, quindi abbiamo un transitorio. Il motore porta lentamente le sfere ad un certo numero di giri. Nel far ciò la forza centrifuga le solleva. Quindi parte della forza centrifuga serve a sollevare le sfere, e quindi qui una prima riduzione di questa energia. Inoltre l'altra parte di energia dovuta alla forza centrifuga viene trasmessa, tramite un sistema di leve (quindi essendo leve vantaggiose si avrà maggior forza ma con variazione minore di movimento) alla massa, che vien sollevata.
Fase stazionaria: la massa da 1000 Kg e le sfere hanno una certa energia potenziale ora, e contrastano la foza di gravità grazie alla centrifuga.

Nella tua risoluzione mancano diverse cose...intanto non si tien conto dell'effetto leva e della forza necessaria a sollevare le sfere con la massa, e non solo le sfere o solo la massa. Inoltre il fatto che l'angolo dei vettori di forza vari (come nel caso di rotolamento di un cilintro su un piano inclinato con angolo variabile durante il percorso) fa si che in effetti la quantità di energia tolta alla centrifuga ed usata per sollevare le masse vari.

Quindi per prima cosa devi riscrivere i vettori ed indicarli sul disegnino, poi piazzare le formulette necessarie e calcolare le forze, ed infine pareggiare il tutto.

Il problema non è semplice come appare, ma va al pareggio. Anzi in verità è fortemente dissipativo per via degli attriti. Tanto che il sistema con la molla non è un moto perpetuo, ma rappresenta una specie di pendolo. Un qulcosa di simile lo si credo si usasse negli orologi di qualche tempo fa

Un saluto

Caro elettrorik
Non mi pare che i nostri disaccordi siano poi tanto sostanziali, si tratta solo di questioni di prospettiva.
Tu ritieni interessante foderare il tetto della tua magione avita con pannelli FV.
Nessun problema, ma io penso anche a quelli che abitano in città, in condomini da 10 piani per i quali la soluzione è pura fantascienza (e sono i più numerosi).
Tu ti accontenti di renderti autonomo nei tuoi consumi domestici, io penso anche con quali energie verranno prodotti i profilati di alluminio che userai.

Ciao
Tersite

[ElettroRik]

QUOTE (tersite1 @ 24/12/2005, 16:51)

Caro elettrorik
Non mi pare che i nostri disaccordi siano poi tanto sostanziali, si tratta solo di questioni di prospettiva.
Tu ritieni interessante foderare il tetto della tua magione avita con pannelli FV.
Nessun problema, ma io penso anche a quelli che abitano in città, in condomini da 10 piani per i quali la soluzione è pura fantascienza (e sono i più numerosi).

Questo ragionamento ci può stare tranquillamente. Anch'io capisco che il FV non risolverà le esigenze delle grandi metropoli e dell'industria. I numeri son quelli.

QUOTE

Tu ti accontenti di renderti autonomo nei tuoi consumi domestici, io penso anche con quali energie verranno prodotti i profilati di alluminio che userai.

NON ne userò. I pannelli saranno posati sul tetto e fissati con delle staffe. Solo perchè la ritengo la miglior soluzione avendo inclinazione e orientamento già ottimali.