Sfera_su_piano_inclinato
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Confronto_sfera_cilindro

Problema

Consideriamo una sfera di massa M e raggio R collocata alla sommità di un piano inclinato di altezza h rispetto al piano orizzontale che viene lasciata libera.
Se il piano presenta attrito la sfera scendendo rotolerà ed acquisterà  energia cinetica di traslazione ed energia cinetica di rotazione in virtù dell’energia potenziale gravitazionale Mgh di cui è in possesso rispetto al piano orizzontale. 

         Vogliamo determinare la velocità del centro di  massa quando la sfera giunge alla base del piano.
Risultato
 

Discussione del problema 

Dalla Tabella Riassuntiva dei momenti d’inerzia si deduce che il momento d’inerzia rispetto ad un qualsiasi asse baricentrale di una sfera omogenea avente raggio R e massa M è ([1]) 

Collocando la sfera alla sommità del piano inclinato di altezza h,  rispetto al piano orizzontale risulta in possesso dell’energia potenziale gravitazionale Mgh. Per risolvere il problema posto sfruttiamo il principio di conservazione dell’energia uguagliando l’energia potenziale iniziale all’energia cinetica immagazzinata dalla sfera quando raggiunge la base del piano. Indichiamo con w la velocità angolare di rotazione intorno all’asse per il centro della sfera.

rappresenta il modulo della velocità del centro di massa della sfera quando questa giunge alla base del piano inclinato.

([1]) Per la dimostrazione confrontare  Momento d’inerzia di una sfera”.