Fisica · Meccanica
La fune che non si può tendere
Una fune tesa fra due sostegni non è mai diritta: pende. Tirando più forte pende di meno, e sembra che con una macchina abbastanza potente la si possa rendere diritta quanto si vuole, purché non si rompa.
Una fune omogenea e perfettamente flessibile, sospesa fra due punti alla stessa quota distanti $L$, per piccole pendenze assume la forma di una parabola. Se $w$ è il suo peso per unità di lunghezza e $T$ la sua tensione, la freccia $s$, cioè la distanza fra la retta che congiunge i sostegni e il punto più basso della fune, vale
$$s=\frac{wL^{2}}{8T}$$La fune si spezza quando la tensione divisa per l'area della sua sezione supera la resistenza a rottura $\sigma$ del materiale.
Dati
- accelerazione di gravità 9,81 m/s²
- fune d'acciaio armonico: densità $7{,}85\cdot10^{3}$ kg/m³, resistenza a rottura 1,8 GPa
- distanza fra i sostegni: $L=1{,}0$ km
Ipotesi
- La tensione si considera uguale in tutti i punti della fune.
- I sostegni sono alla stessa quota e non cedono.
- Nessun carico esterno: né vento, né ghiaccio, né pesi appesi.
Qual è la freccia più piccola che si può ottenere tendendo questa fune senza romperla? Esprimi il risultato in metri, arrotondato al decimo.
La tua risposta:
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Vanno bene sia 3,14 sia 3.14.