QNA > W > Quando Un Albero Cade, La Cima Dell'albero Supera La Velocità Di Qualcos'altro Che Cade Dalla Stessa Altezza?
Domanda

Quando un albero cade, la cima dell'albero supera la velocità di qualcos'altro che cade dalla stessa altezza?

Risposte
01/29/2022
Cappella Patonai

Assuming a uniform mass per unit length, I will compare the maximal speed of the tip when it hits the ground, for

  • a free fall (vertical)
  • a rotational collapse

both by looking at the conserved energy:

[math]\max(E_{kin}) = \max(E_{pot}) [/math]

[math]\frac12 mv^2 = mgh[/math]

[math]v_{\text{max}} = \sqrt{2gh}[/math]

Free fall:

As the tip has height [math]h[/math], we have

[math]v_{\text{max, tip}} = \sqrt{2gh} \approx 1.41 \sqrt{hg}[/math]

Rotational collapse

As the center of mass (c.o.m.) is at [math]\frac{h}{2}[/math] we have

[math]v_{\text{max}} = \sqrt{2g\frac{h}{2}} = \sqrt{gh}[/math]

This is not, however, the velocity of the center of mass. For a rotating object the speed increases linear with the arm. E siccome l'energia cinetica è quadratica con la velocità, abbiamo calcolato la velocità di un punto a due terzi dell'altezza dell'albero.

Quindi:

[math]v_{\testo{max, punta}} = \frac32\sqrt{gh} = 1.5 \sqrt{hg}[/math]

Quindi sì, la punta colpisce più forte il terreno con un collasso rotazionale.

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