Ciao,
per calcolare la costante elastica k del mollone di arresto e la massima deformazione xM, possiamo utilizzare le leggi del moto armonico semplice, considerando l'ascensore come un sistema massa-molla smorzato.
La forza totale che agisce sull'ascensore quando si rompe la fune di sostegno è la somma della forza elastica del mollone e della forza di attrito dei freni. Poiché l'ascensore è fermo, la somma delle forze deve essere zero:
F_elastica - F_attrito = 0
Dove:
- F_elastica è la forza elastica del mollone (k * x) nella direzione opposta alla deformazione.
- F_attrito è la forza di attrito dei freni (1.5 x 10^4 N).
Quindi, possiamo scrivere:
k * x - 1.5 x 10^4 = 0
Ora, consideriamo l'accelerazione massima dell'ascensore durante la fase di arresto:
aM = 10 * 9.81 m/s² (dato: aM = 10 g = 98.1 m/s²)
L'accelerazione dell'ascensore è data dalla seconda legge del moto di Newton:
a = F_tot / M
Dove:
- F_tot è la forza totale.
- M è la massa dell'ascensore (2040 kg).
In questo caso, la forza totale è uguale alla somma della forza elastica del mollone e della forza di attrito:
F_tot = F_elastica - F_attrito = k * x - 1.5 x 10^4
Quindi:
aM = (k * x - 1.5 x 10^4) / M
Ora possiamo risolvere questa equazione rispetto a x:
x = (aM * M + 1.5 x 10^4) / k
Sostituendo i valori noti:
x = (98.1 * 2040 + 1.5 x 10^4) / k
Ora possiamo trovare il valore di k utilizzando il fatto che l'accelerazione massima è raggiunta quando la deformazione è massima:
k = (98.1 * 2040 + 1.5 x 10^4) / xM
Dove xM è la massima deformazione del mollone che stiamo cercando di calcolare. I dati forniti non specificano il valore di xM, quindi non possiamo calcolare direttamente il valore di k e xM senza questa informazione. Se hai il valore di xM, puoi inserirlo nell'equazione sopra per calcolare la costante elastica k.
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