Transcript moto
IL MOTO
Sistema di riferimento
• Non è sempre facile dire se un corpo è in movimento o è “fermo”. Se sono in un’auto in movimento io e tutti gli oggetti presenti in macchina siamo in movimento ma a me sembrano fermi. È un problema di
sistema di riferimento:
a me sembrano fermi ma ad una persona, ferma sul ciglio della strada, il tutto sembra in movimento.
• Ancora: la Terra ruota intorno al proprio asse ma a noi sembra che sia ferma, mentre potremmo pensare che è il Sole che ruota intorno alla Terra.
Traiettoria
• È il
percorso seguito da un corpo in movimento
ovvero la linea che unisce le posizioni successive occupate dal corpo nel tempo.
• La traiettoria può essere diritta: un tratto di retta),
rettilinea curvilinea
(se la traiettoria è (se la traiettoria è curva). Nella realtà gli oggetti si muovono seguendo traiettorie
mistilinee
(tratti diritti mescolati a tratti curvi).
• Se l’oggetto
moto è si muove con uniforme velocità costante
. Se l’oggetto si muove si dice che il
aumentando in modo regolare la sua velocità
dice che il moto è (
accelerazione costante uniformemente accelerato
.
) si
Traiettoria
Quindi
moto rettilineo uniforme La traiettoria è un tratto di retta La velocità è costante
Quindi
moto circolare uniforme La traiettoria è un cerchio La velocità è costante
Traiettoria
Quindi
moto rettilineo uniformemente accelerato L’accelerazione è costante La traiettoria è un tratto di retta Quindi la velocità varia in modo regolare
Spazio, velocità e accelerazione
Spazio percorso
,
velocità
e
accelerazione
sono
vettori
Quindi per definirli completamente dobbiamo indicare
MODULO DIREZIONE VERSO
Spazio, velocità e accelerazione
Vettori (vedi esempio sotto) MODULO: 70 km VERSO: verso ovest DIREZIONE: retta su cui giace il vettore (direzione est-ovest)
Tempo
In un moto misurare il tempo è utile per capire se un oggetto si muove più o meno velocemente.
Il tempo non è un vettore.
Velocità
Definizione
: è lo spazio percorso nell’unità di tempo
Formula :
v
s t
VELOCITÀ
Velocità media Unità di misura: m/s
oppure
km/h
oppure
cm/a,
ecc.
Velocità istantanea
Velocità: definizione
VELOCITÀ
Definizione
: è lo spazio percorso nell’unità di tempo Se viaggio a 10 km/h significa che in un’ora ho percorso 10 km In ogni caso la
velocità si ottiene dividendo lo spazio percorso per il tempo impiegato a percorrerlo
.
Velocità: unità di misura
VELOCITÀ
Unità di misura: m/s
oppure
km/h
oppure
cm/a,
ecc. (si legge “km all’ora” o “metri al secondo” o “cm all’anno”, ecc.) È composta dall’unità di lunghezza e da quella di tempo “divise” Alcuni esempi:
L’uomo più veloce
percorre 100 m in 10 secondi, la sua velocità è allora di V = 100m : 10s =
10 m/s
.
La
luce percorre 300.000 km in un secondo
, la sua velocità è allora V = 300.000 km : 1s =
300.000 km/s
Velocità: da un’unità di misura all’altra
VELOCITÀ
Un’auto ha una
velocità di 180 km/h, trasforma
la velocità in
metri al secondo
v
s t
180
km
1
h
180000
m
3600
s
50
m
/
s
Velocità: da un’unità di misura all’altra
VELOCITÀ
Bolt in una gara percorre i 100 m in 10 secondi. La sua
velocità
è V = 100m : 10s =
10 m/s
.
Trasforma
la velocità in
chilometri all’ora
v
t s
10
m
/
s
10
m
1
s
10 3600
m
( 1 3600 )
s
36000
m
3600
s
36
km
36
km
/
h
1
h
Velocità: formule
VELOCITÀ
Formula : Formule inverse:
v
s t s
v
t
Legge oraria : nel moto rettilineo uniforme lo spazio percorso è direttamente proporzionale al tempo
t
s v
Velocità media e istantanea
VELOCITÀ
Velocità media
Un’auto che percorre 180 km in due ore non può sempre mantenere la sua velocità costante (es. può essersi fermata ad un semaforo). In ogni caso la sua velocità può essere calcolata misurando la distanza tra due località e dividendo per il tempo impiegato Questa è una
velocità media
nel senso che tale velocità è quella che avrebbe l’auto
se si fosse spostato a velocità costante per l’intero tragitto
.
Velocità media e istantanea
VELOCITÀ
Velocità istantanea
Se consideriamo lo spazio percorso in un tempo brevissimo si ottiene un valore di velocità molto vicino a quello che l’auto possiede istante per istante Questa è una
velocità istantanea
Moto rettilineo uniforme
Moto lungo una traiettoria diritta (retta) Moto a velocità costante
In questo tipo di moto il
rapporto tra spazio percorso e tempo impiegato
(
è la velocità
)
è costante
.
La stessa cosa può essere espressa dicendo che, nel
moto rettilineo uniforme
, lo
spazio
percorso e il
tempo
trascorso sono
direttamente proporzionali
La legge fisica che ci permette di
calcolare velocità
e il
tempo
lo
spazio
trascorso è la , se
conosco
la
legge oraria
del
moto
:
S = v • t
Moto rettilineo uniforme
Nel
moto rettilineo uniforme
lo
spazio
percorso e il
tempo
sono
direttamente proporzionali
trascorso Se costruiamo un grafico il risultato è una retta (come nel caso di due grandezze
direttamente proporzionali
), passante per l’origine degli assi
Moto rettilineo uniforme
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5
tempo (h)
3 3,5 4 4,5
Moti vari
Interpretiamo
il seguente
grafico
relativo ad un moto.
70 60 50 40 30 20 10 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5
tempo (h)
3 3,5 4 4,5 è Al tempo
0. t=0h
Fino ad lo spazio
1 ora percorso
ho percorso
20 km.
Nel tempo corpo
tra 1 ora e 2 ore
il
rimane a 20 km,
quindi
è fermo.
Dopo le due ore
il corpo
riprende a muoversi,
percorrendo
da 20 a 60km (60 - 20 =40 km)
in un
tempo da 2 a 4 ore (4 - 4 = 2 ore).
La velocità è:
V = 40 : 2 = 20 km/h
Moti vari
Interpretiamo
il seguente
grafico
relativo ad un moto.
10 8 6 4 20 18 16 14 12 2 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5
tempo (h)
3 3,5 4 4,5 Al tempo
velocità
tempo è di
10 km/h
. Al
t = 1 h t = 0h
la la
velocità
è
sempre
di
10 km/h
. Lo
stesso vale
per
t = 2 h
o
t = 3h
,
ecc
. In questo moto la
velocità non cambia,
quindi è costante (moto uniforme).
Moti vari
Interpretiamo
il seguente
grafico
relativo ad un moto.
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5
tempo (h)
3 3,5 4 4,5 Al tempo
t = 0h
il corpo si muove con un’accelerazione di
4 m/s 2
. L’accelerazione
aumenta
fino a
t = 1h
.
Poi l’accelerazione
rimane costante,
a
12 m/s 2 ,
fino a
t = 2h
. Poi l’accelerazione
diminuisce
per un’ora fino a
4 m/s 2
. Infine
rimane invariata
per un’altra ora,
fino a t = 4h
Moto circolare uniforme
Moto lungo una traiettoria circolare (circonferenza) Moto a velocità costante
Un esempio sono le lancette dei secondi dell’orologio (ma anche quelle delle ore o dei minuti)
Accelerazione
Formula :
a
v f t
v i
Definizione
: è la variazione della velocità nel tempo
ACCELERAZIONE Unità di misura: m/s 2
oppure
km/h 2 ,
ecc.
Dove
v f
è la velocità alla fine dell’accelerazione Dove
v i
è la velocità all’inizio dell’accelerazione
Accelerazione
ACCELERAZIONE Unità di misura: m/s 2
oppure
km/h 2 ,
ecc. (si legge “metri al secondo in un secondo” o È composta dall’unità di velocità e da quella di tempo “divise” Es.:
La velocità iniziale
di una macchina è 50 m/s e
aumenta
di
10 m/s 2
(cioè aumenta di 10 m/s in un secondo)
per 5 secondi
. A quanto sarà arrivata la velocità dopo 5 secondi?.
Se accelera di 10 m/s in un secondo, in 5 s la velocità sarà aumentata di 50 m/s.
Quindi la
velocità alla fine
sarà = 10 m/s + 50 m/s = 60 m/s
Accelerazione
Esercizio: un’auto ferma a un semaforo (velocità iniziale
= 0 m/s) riparte raggiungendo in 5 s la velocità finale di 15 m/s.
La sua accelerazione è:
a
15 0
m
/
s
5
s
3
m
/
s
1
s
3
m
/
s
2 Questo significa che
l’auto aumenta la sua velocità di 3 metri al secondo in un secondo
Moto rettilineo uniformemente accelerato
Fotografando
ad intervalli di tempo regolari
un oggetto che cade notiamo che lo spazio percorso nella stessa unità di tempo tende ad aumentare per effetto della forza di gravità. Effettuando le misurazioni si è scoperto che l’oggetto (il “grave”)
accelera di 9,8 m/s 2
Questa accelerazione di gravità
è uguale per tutti gli oggetti
, grandi e piccoli , leggeri o pesanti .
Quindi un
oggetto che cade si muove di moto rettilineo uniformemente accelerato
Moto rettilineo uniformemente accelerato
Per calcolare lo spazio percorso da un oggetto che cade liberamente si usa la seguente formula:
s
1 2
g
t
2 Nella formula
g
è l’accelerazione di gravità e vale
9,8 m/s 2
,
t
è il tempo.
Moto rettilineo uniformemente accelerato
La
curva
che mostra lo
spazio percorso
da un
corpo che cade liberamente nell’unità di tempo
:
Caduta dei gravi
140 120 100 80 60 40 20 0 0 0 44,1 19,6 1 4,9 2 3
tempo (s)
4 78,4 5 122,5 6 Si nota che lo
percorso spazio
in 1 secondo aumenta progressivamente con il tempo
Caduta dei corpi ed effetto dell’aria
La caduta dei gravi è nettamente influenzata dalla presenza dell’aria. L’effetto si fa sentire
soprattutto sui corpi più leggeri e ad ampia superficie
come fogli di carta, piume, ecc.
Se la caduta dei corpi avviene
in assenza d’aria
, nel
vuoto
,
una piuma e un blocco di metallo che cadono contemporaneamente dalla stessa altezza
,
arrivano a terra nello stesso istante
Nel
paracadute
l’aria frena la caduta di un corpo che cade.
Pendolo
Il pendolo è qualunque massa sospesa a un filo.
Il
tempo impiegato dal pendolo per oscillare da destra a sinistra e ritorno
si chiama
periodo
del pendolo e
l’insieme dell’oscillazione di andata e ritorno
, si chiama
oscillazione completa
Il
periodo
di ogni specifico pendolo
è costante nel tempo
, ecco perché è usato per gli orologi
Pendolo
Il periodo del pendolo non è uguale per tutti i pendoli
Per
pendoli
di
uguale massa: lungo
hanno
periodo più
(più lenti) quelli
costruiti con filo più lungo
Per
pendoli
di
uguale lunghezza
del filo: hanno
periodo più lungo
(più lenti) quelli costruiti con
massa più grande