Due ciclisti A e B percorrono la stessa strada
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Categoria: FISICA | MOTO RETTILINEO | MOTO RETTILINEO UNIFORME
Due ciclisti A e B percorrono la stessa strada dritta, partendo nello stesso istante. Dal grafico ricava:
1. La posizione iniziale di A e B
2. La loro velocità
3. L’istante in cui sono nello stesso luogo
4. La posizione finale di ciascuno di essi
5. Proponi un caso concreto che potrebbe essere descritto dai due grafici
6. Disegna in un diagramma v-t i grafici velocità-tempo dei due moti
1) Moto Rettilineo
Storicamente, il moto è il fenomeno fisico più comune, uno dei primi ad essere studiato e analizzato a fondo. La branca generale della fisica che si occupa di ciò si chiama “meccanica”; essa studia infatti come gli oggetti si muovono, come si comportano in presenza di forze esterne e quali grandezze influenzano il moto stesso. In particolare, in questa unità didattica ci soffermeremo sul moto rettilineo, andando ad analizzare due casi: velocità costante e accelerazione costante.
In questa breve pagina introduttiva specificheremo alcuni concetti essenziali per la comprensione e la spiegazione di ciò che affronteremo successivamente, come ad esempio i sistemi di riferimento, la traiettoria, …
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2) Moto Rettilineo Uniforme
Dopo aver visto e analizzato il tema “Velocità“, parliamo ora del moto rettilineo uniforme. Si tratta del moto più semplice che esista, non a caso è il primissimo che incontriamo.
Come ci fa intuire il nome, si tratta di un moto a velocità costante, pertanto è bene aver ben presente tutto ciò che abbiamo affrontato nella lezione precedente, a partire dalle definizioni, fino ad arrivare ai grafici. Qualora qualcosa non fosse ben chiaro, vi consigliamo di andare a riprendere i concetti e farli vostri. Fatta questa doverosa premessa, cominciamo subito con questo nuovo argomento.
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In questo esercizio vi è un oggetto che si muove di moto rettilineo uniforme seguendo una precisa legge oraria. Determiniamo la posizione dell’oggetto dopo 2,7 secondi sostituendo il tempo all’interno dell’equazione. Ricaviamo poi l’istante in cui la sua posizione è 6,5 metri sempre partendo dalla legge che ci viene fornita dal problema.
Osservo il grafico e deduco che:
– la posizione iniziale di A è pari a: $s_{0_a}=0km$
– la posizione iniziale di B è pari a: $s_{0_b}=50km$
Determino la velocità di A sapendo che coincide al coefficiente angolare della retta del grafico spazio-tempo:
$$v_a=\frac{s_{4,0_a}-s_{0_a}}{t_{4,0}-t_0}=$$
$$=\frac{50km-0km}{4,0h-0h}=12,5\frac{km}{h}$$
Analogamente determino quella di B:
$$v_b=\frac{s_{2,5_b}-s_{0_b}}{t_{2,0}-t_0}=$$
$$=\frac{0km-50km}{2,5h-0h}=-20\frac{km}{h}$$
So che i due ciclisti sono nello stesso luogo quando le due rette si incontrano, pertanto osservo l’istante di tempo corrispondente al punto di intersezione:
$$t_{incontro}=1,5h$$
Sempre osservando il grafico deduco che:
– la posizione finale di A è pari a: $s_{f_a}=50km$
– la posizione finale di B è pari a: $s_{f_b}=0km$
Un caso concreto che potrebbe essere descritto dai due grafici è quello per cui il ciclista A parte da casa sua (origine) per andare in montagna, mentre il ciclista B, suo fratello, ritorna alla base partendo dalla montagna.
Disegno infine il diagramma v-t delle velocità dei due moti:
