Un fringuello si posa sulla schiena di una tartaruga
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Categoria: FISICA | MOTO RETTILINEO | VELOCITÀ
Un fringuello si posa sulla schiena di una tartaruga delle Galapagos, che cammina al maestoso passo di 0,060 m/s. Dopo 1,2 minuti il fringuello, stanco del passo lento della tartaruga, prende il volo nella stessa direzione e nello stesso verso per altri 1,2 minuti, con una velocità di 12 m/s. Qual è la velocità media del fringuello in questo intervallo di tempo di 2,4 minuti?
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) Velocità
In questa prima lezione introduciamo la velocità, una grandezza di cui tutti abbiamo sentito parlare, ma che probabilmente quasi nessuno conosce veramente a pieno.
Oggi, andiamo a snocciolarla e analizzarla per filo e per segno, partendo dalla differenza tra velocità media e istantanea e finendo con le interpretazioni grafiche di questa grandezza. Specifichiamo fin da subito che tutto ciò che verrà affrontato in questa lezione, ci accompagnerà per il resto del percorso scolastico. Pertanto, è necessario capire a pieno l’argomento.
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In questo esercizio vi è un fringuello che si posa sulla schiena di una tartaruga delle Galapagos. Determiniamo innanzitutto le distanze percorse nei due periodi. A questo punto non ci resta altro che applicare la definizione di velocità media e fare il rapporto tra lo spazio percorso e il tempo impiegato per percorrerlo. In realtà, potremmo anche risolvere il quesito tramite un’intuizione matematica, ma, per evitare ogni tipo di equivoco, è preferibile compiere l’intero procedimento.
La velocità scalare media è intuitivamente pari alla media aritmetica delle due velocità in quanto il tempo di percorrenza è lo stesso. Dunque, la grandezza che stiamo cercando corrisponde a:
$$v_m=\frac{v_1+v_2}{2}=$$
$$=\frac{0,060\frac{m}{s}+12\frac{m}{s}}{2}=6,03\frac{m}{s}$$
Ad ogni modo, per evitare ogni equivoco, eseguo il procedimento più completo. Determino dunque le distanze percorse nei due periodi:
$$x_1=v_1t_1=0,060\frac{m}{s}\times1,2\times60s=4,32m$$
e
$$x_2=v_2t_2=12\frac{m}{s}\times1,2\times60s=864m$$
Calcolo ora la velocità media applicandone la definizione:
$$v_m=\frac{x_1+x_2}{t_1+t_2}=$$
$$=\frac{4,32m+864m}{(1,2+1,2)\times60s}=6,03\frac{m}{s}$$