In un’afosa giornata estiva vuoi lanciare
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Categoria: FISICA | MOTO RETTILINEO | CADUTA LIBERA
In un’afosa giornata estiva vuoi lanciare una borraccia d’acqua a un amico che sta per passare sotto la tua finestra posta a 5,0 m dal suolo. L’amico, in bicicletta, si muove alla velocità costante di 10 m/s.
1. Quanto tempo occorre alla borraccia per raggiungere terra se la lasci cadere senza lanciarla?
2. A che distanza dal piede della verticale deve stare l’amico quando lasci la borraccia?
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) Caduta Libera
In questa ultima lezione del capitolo, affrontiamo la caduta libera, ovvero un caso particolare di moto rettilineo uniformemente accelerato.
Analizzeremo tre casi specifici: caduta da un’altezza h con partenza da fermo, lancio verso il basso e lancio verso l’alto. Ovviamente, tutto ciò verrà preceduto da una brevissima parte generale, in cui descriviamo tutte le caratteristiche necessarie per comprendere al meglio l’argomento. È bene specificare che, essendo un caso particolare del moto uniformemente accelerato, è necessario conoscere a menadito quest’ultimo.
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In questo esercizio ci troviamo in un’afosa giornata estiva e vogliamo lanciare una borraccia d’acqua a un amico. Innanzitutto orientiamo il sistema di riferimento verso il basso. Determiniamo poi il tempo di caduta partendo dalla legge oraria relativa al moto della borraccia. A questo punto, calcoliamo la distanza che deve percorrere il nostro amico per afferrare l’oggetto nell’istante esatto in cui giunge a terra.
Oriento il sistema di riferimento verticale verso il basso.
Dal testo deduco che la borraccia comincia la caduta con velocità iniziale nulla:
$$v_0=0$$
Determino il tempo di caduta partendo dalla legge oraria:
$$h=\frac{1}{2}gt^2$$
da cui:
$$t=\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2\times5,0m}{9,8\frac{m}{s^2}}}=1,0s$$
Ciò significa che l’amico, per prenderla nell’istante esatto in cui la borraccia giunge a terra, dovrà stare a una distanza pari a:
$$d_c=v_ct=10\frac{m}{s}\times1,0s=10m$$