Moto uniformemente accelerato


L’accelerazione

L’accelerazione è la grandezza fisica che esprime quanto rapidamente cambia la velocità di un corpo nel tempo.


Definizione di accelerazione media: l’accelerazione media di un corpo è il rapporto fra la variazione della sua velocità e l’intervallo di tempo durante il quale questa variazione è avvenuta.

Così come la velocità, anche l’accelerazione è una grandezza vettoriale, ma poiché noi considereremo solo moti in una dimensione, possiamo limitarci ad associare all’accelerazione un segno:
+ se la velocità del corpo aumenta
- se la velocità del corpo diminuisce, in questo caso si parla spesso di decelerazione


L’accelerazione istantanea di un corpo è l’accelerazione media misurata su un intervallo di tempo talmente piccolo da tendere a zero.


Noterai che le definizioni di accelerazione media ed istantanea sono molto simili a quelle di velocità media ed istantanea: nel caso della velocità si considera il rapporto fra lo spazio percorso ed il tempo impiegato a percorrerlo, infatti la velocità di un corpo ci dice quanto rapidamente questo cambia la sua posizione nel tempo; invece, per l’accelerazione si fa il rapporto fra la variazione della velocità ed il tempo durante il quale questa è avvenuta.


L’unità di misura dell’accelerazione è il m/s2 (metro al secondo quadrato), quindi per calcolare l’accelerazione di un corpo, conviene esprimere la velocità in m/s ed il tempo in secondi.

1.

Un’automobile passa da 50km/h a 72km/h in 10s, qual è la sua accelerazione?

     -0,61m/s2
    -2m/s2
    2m/s2
    0,61m/s2   

Moto uniformemente accelerato
Un corpo si muove di moto uniformemente accelerato se la sua traiettoria è rettilinea e la sua accelerazione è costante.


Formule del moto uniformemente accelerato
      equazione oraria del moto,  indica la velocità all’istante t=0 ed lo spazio percorso al tempo 0, cioè prima dell’inizio dell’osservazione. Nella maggior parte dei casi si considera  



A prima vista le formule sembrano troppe, come si fa a scegliere quale usare nei problemi?
Se è richiesto di scrivere l’equazione oraria del moto, ovviamente si dovrà usare  che è, appunto, l’equazione oraria .
E negli altri casi?
La cosa è molto più semplice di quanto non si creda, basta osservare che in ciascuna formula compiono tre grandezze fra s,a,t,v:
          contiene  s,t,a
                       contiene     v,a,t
                 contiene     a,s,v
Se dobbiamo determinare una grandezza, dobbiamo scegliere la formula che contiene quella e le altre due fornite dal problema.
Ad esempio, se il problema chiede di trovare il tempo impiegato, dobbiamo scegliere una delle prime due, per farlo si deve tener presente che cosa ci fornisce il problema: se ci dà velocità ed accelerazione si sceglie la seconda, se ci dà spazio e accelerazione si sceglie la prima.

Vedremo meglio la cosa negli esercizi che seguono. Mentre svolgi ciascuno di essi, avrai a disposizione la tabella delle formule, ti basterà ciccare sul bottone “formule”.

2. Un ciclista sta pedalando a 35m/s quando, per attraversare un incrocio, rallenta con una decelerazione costante di 2m/s2, fino a 20m/s. Quanto tempo impiega a rallentare?

Risolviamo insieme
Per prima cosa facciamo lo specchietto con i dati del problema
 =35m/s
 =20m/s
a= m/s (tieni presente che ti viene data una decelerazione!)
Il problema chiede di determinare t
Dobbiamo applicare la formula che contiene  
Applicandola otteniamo  t= s  (scrivi il risultato con una cifra decimale)



3. Un’automobile parte da ferma, accelerando a 2,5m/s2. Quale distanza percorre in 2s?
(scrivi il risultato comprensivo dell'unità di misura, non lasciare spazio fra il numero e l'unità di misura)

   

4. Un ragazzo corre a 6m/s e rallenta fino a 3m/s in 18m. Qual è la sua decelerazione?

    -0,17 m/s2   
    -0,75m/s2   
    0,75 m/s2   

5. Un’automobile sta procedendo a 72km/h su una strada diritta, accelerando aumenta la sua velocità fino a 126km/h in 350m. Quanto vale la sua accelerazione?

    1,18m/s2
    - 1,18 m/s2  
    15,27 m/s2     
    -15,27 m/s2

Il prossimo quesito riguarda l’equazione oraria del moto. Ricorda: l’equazione oraria di un moto è una funzione che fornisce la posizione del corpo in ogni istante.

6. Scrivi l’equazione oraria del moto dell’automobile del problema precedente. Per praticità riportiamo il testo del problema precedente:
Un’automobile sta procedendo a 72km/h su una strada diritta, accelerando aumenta la sua velocità fino a 126km/h in 350m.

Risolviamo insieme
Il problema ci dà v0= m/s
Abbiamo trovato prima che a= m/s2
L’equazione oraria del moto uniformemente accelerato è  
Sostituendo otteniamo:   (inserisci l'equazione senza lasciare spazi, per il quadrato di un termine usa ^2)



Moto di caduta libera
Un esempio particolare di moto uniformemente accelerato è quello di un corpo che cade verticalmente in prossimità della Terra.
Più precisamente la caduta libera è il moto di un corpo che cade verticalmente in prossimità della terra con velocità iniziale nulla.
In pratica, quando lasci cadere un oggetto dalla tua mano, verso il basso, senza imprimergli nessuna spinta, questo va giù in caduta libera.
Tutti i corpi in caduta libera, indipendentemente dalla loro massa e dalla loro forma, scendono con accelerazione costante, , detta accelerazione di gravità.
Attenzione: tutto ciò che abbiamo detto vale in assenza di aria. E’ proprio la resistenza offerta dall’aria che fa sì che un corpo più pesante arrivi al suolo prima di uno più leggero, ma se l’aria non ci fosse, i due corpi, se lasciati cadere contemporaneamente, arriverebbero al suolo contemporaneamente e con la stessa velocità.

Formule del moto di caduta libera
Sono le stesse del moto uniformemente accelerato, perché la caduta libera è un moto uniformemente accelerato, con g al posto di a e v0=0
Per praticità, ciccando sul bottone “formule” nei prossimi esercizi troverai le formule del moto di caduta libera.


 

      

7. Una mela cade da un albero ed arriva a terra dopo 0,8s. Con quale velocità tocca il suolo?

Risolviamo insieme
I dati del problema sono:
 =0,8s
e naturalmente g= m/s2
Dobbiamo trovare  , quindi dobbiamo usare una formula che contenga   cioè  
Otteniamo   (scrivi ilrisultato senza usare spazi, nella forma: grandezza trovata=valore con 2 cifre decimali  unità di misura)



8. Un bambino fa cadere un vaso da fiori che si trova sul davanzale di una finestra, posta a 14m dal suolo. Quanto tempo impiega il vaso ad arrivare a terra?
(scrivi direttamente il risultato, con una cifra decimale, seguito dall'unità di misura)

   

Moto di un corpo lanciato verticalmente verso l’alto
Quando si lancia verticalmente verso l’alto un corpo, imprimendogli una velocità iniziale v0, questo decelera a causa dell’accelerazione di gravità, che ha verso contrario al suo moto. La sua velocità diminuisce progressivamente, fino ad annullarsi nel punto più alto della traiettoria del corpo, che da quel momento ricade verso terra in caduta libera.

A questo tipo di moto si applicano le formule del moto uniformemente accelerato, distinguendo la fase della salita e quella della discesa.
Durante la salita il moto è uniformemente accelerato con accelerazione –g
Durante la discesa si tratta di un moto di caduta libera.

9. Una pietra viene lanciata verticalmente verso l’alto e raggiunge l’altezza massima in 2,5s. Con quale velocità è stata lanciata?
(scrivi il valore del risultato con una cifra decimale e l'unità di misura, senza lasciare spazi)

   

10. Una ragazza lancia verso l’alto una palla con una velocità iniziale di 8m/s. Quale altezza massima raggiunge la palla?
(scrivi il valore del risultato, con una cifra decimale, seguito dalla sua unità di misura, senza lasciare spazi)

   

11. Quanto impiega per salire e ritornare al punto di partenza la palla del problema precedente? (si trattava di una palla lanciata verso l’alto con una velocità iniziale di 8m/s)
(scrivi il valore del risultato con una cifra decimale, seguito dalla sua unità di misura, senza lasciare spazi)

   


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