Valentina osserva una pallina cadere
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Categoria: FISICA | MOTO RETTILINEO | CADUTA LIBERA
Valentina osserva una pallina cadere davanti alla sua finestra. La finestra è alta 1,5 m e la pallina impiega 0,40 s ad attraversarla. Con quale velocità la pallina passa davanti al davanzale della finestra?
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 vi è una palla che cade da ferma da un balcone alto 3 metri e mezzo. Innanzitutto orientiamo il sistema di riferimento verso il basso. Determiniamo poi il tempo di caduta partendo dall’equazione oraria relativa al moto della palla. A questo punto calcoliamo la velocità media che deve avere Claudia applicando la definizione e sapendo che le sue braccia si estendono di 0,41 metri rispetto al corpo.
Oriento il sistema di riferimento verticale verso il basso.
Determino la velocità iniziale a cui è lanciata la pallina sapendo che impiega soli 0,40 secondi a percorrere una distanza di 1,5 metri:
$$\Delta h=v_0t+\frac{1}{2}gt^2$$
da cui:
$$v_{0}=\frac{\Delta h-\frac{1}{2}gt^2}{t}=$$
$$=\frac{1,5m-0,5\times9,8\frac{m}{s^2}\times(0,40s)^2}{0,40s}=$$
$$=1,8\frac{m}{s}$$
Posso ora calcolare la velocità finale con cui passa davanti al davanzale della finestra applicando la legge della velocità:
$$v=v_0+gt=$$
$$=1,8\frac{m}{s}+9,8\frac{m}{s^2}\times0,40s=5,7\frac{m}{s}$$