Maria si trova all’equatore ed è soggetta a una accelerazione (che diminuisce se si dirige verso il polo Nord) dovuta al moto di rotazione della Terra ().
Determina il valore di in funzione della latitudine . Esprimi l’accelerazione centripeta massima come multiplo di .
L’accelerazione centripeta che Maria ha è dovuta interamente al moto di rotazione della Terra che avviene a una velocità angolare costante in ogni suo punto e calcolabile attraverso le formule del moto circolare uniforme tramite la formula
Una volta calcolata la velocità angolare possiamo determinare l’accelerazione centripeta con la formula
Pertanto l’accelerazione massima, che si trova quando il coseno è uguale a uno, vale esattamente
Una rondine vola nel cielo alla velocità costante in modulo di percorrendo un arco di circonferenza di in verso orario in . Disegna i vettori velocità nel punto iniziale e in quello finale. Disegna il vettore variazione di velocità. Calcola l’accelerazione centripeta. Calcola il modulo del vettore variazione di velocità.
Dalle formule del moto circolare uniforme possiamo determinare sia l’accelerazione centripeta che il vettore variazione di velocità, prima di fare questo raffiguriamo il moto della rondine
Una volta rappresentato il moto calcoliamo le due grandezze richieste, però prima di farlo dobbiamo determinare il raggio della circonferenza compiuto dalla rondine. L’unica informazione che sappiamo è che la rondine percorre l’arco di circonferenza in alla velocità di , da cui
quindi
Per calcolare il modulo del vettore variazione di velocità osserviamo che i due vettori hanno entrambi modulo e formano tra di loro un angolo di pertanto siamo in una situazione di questo tipo
e quindi i due triangoli sono equilateri e pertanto il vettore ha modulo uguale a quello di e , ossia .
Un aereo, che sta volando orizzontalmente alla velocità di , inizia un giro della morte mantenendo costante la velocità. L’accelerazione centripeta di cui risente il pilota è volte quella di gravità. Poni . Quanto vale il raggio della traiettoria descritta dall’aereo? Quanto tempo impiega il pilota a completare il giro?
La figura rappresenta la traiettoria e la velocità di un moto circolare uniforme in una scala in cui un quadratino vale per le lunghezze e per le velocità.
Determina l’accelerazione centripeta, il periodo e la frequenza.
Dal disegno possiamo determinare la velocità tangenziale del moto e il raggio della circonferenza , una volta determinati questi parametri, grazie alle formule del moto circolare uniforme, possiamo determinare tutto quello richiesto
I vecchi dischi in vinile detti “a 33 giri” (anche detti “Long Playing”) avevano questo nome perchè compiono circa . Il loro diametro è . Calcola l’accelerazione centripeta di un punto sul bordo del disco.
Prima di utilizzare le formule del moto circolare uniforme per risolvere l’esercizio in maniera esplicita osserviamo che la frase rappresenta un modo per fornire la velocità angolare (oppure la frequenza), infatti
quindi possiamo calcolare l’accelerazione centripeta facendo
Un’auto percorre una curva circolare mantenendo costante il modulo della velocità, pari a . L’accelerazione centripeta dell’automobile mentre percorre la curva vale . Determina il raggio della curva.
Una località M si trova a una latitudine . Il raggio della Terra vale . Calcola la velocità angolare della Terra nel suo moto di rotazione. Calcola la velocità di rotazione della Terra in corrispondenza di quella località.
Per determinare la velocità angolare della Terra nel suo moto di rotazione possiamo usare in maniera diretta le formule del moto circolare uniforme per cui
Per calcolare la velocità di una località posta a una latitudine di ricordiamo che la latitudine rappresenta la distanza angolare da un punto dall’equatore; pertanto la località M, durante il moto di rotazione della Terra, non percorrerà una circonferenza di raggio , ma bensì una di raggio . Per cui, siccome la velocità angolare è costante, la velocità tangenziale sarà
L’orologio del campanile della piazza centrale ha una lancetta dei minuti lunga . Determina: la sua velocità angolare, la velocità tangenziale della punta della lancetta, l’accelerazione centripeta della punta della lancetta.
Le formule del moto circolare uniforme ci permettono di determinare tutto quello richiesto, prima di procedere esplicitamente con il calcolo osserviamo che la lancetta dei minuti percorre un giro completo in un’ora. Pertanto
La Terra si muove intorno al Sole di un moto che può in buona approssimazione essere considerato un moto circolare. Tale moto permette alla Terra di percorrere un giro di in , pertanto in un giorno percorre