Il grande fiume Zambesi forma le imponenti cascate Victoria nell’Africa centro-meridionale, alte approssimativamente . Se, appena prima di precipitare dalla cascata, il fiume scorre orizzontalmente con una velocità di , qual è il modulo della velocità quando l’acqua colpisce il fondo? Assumi che l’acqua sia in caduta libera.
Sappiamo che il moto di un proiettile è un particolare moto in due dimensioni dove lungo l’asse l’oggetto si muove di moto rettilineo uniforme mentre lungo l’asse si muove di moto uniformemente accelerato con accelerazione . Nel momento in cui l’acqua colpisce il fondo pertanto avrà una velocità lungo l’asse uguale a e una velocità lungo l’asse calcolabile con le formule del moto uniformemente accelerato, ossia
Infine, per determinare il modulo complessivo della velocità dell’acqua, utilizziamo il teorema di Pitagora, quindi
Un arciere tira una freccia orizzontalmente verso un bersaglio lontano . L’arciere scocca la freccia orizzontalmente esattamente in direzione del centro del bersaglio, ma colpisce più in basso. Qual era il modulo della velocità iniziale della freccia?
Sappiamo che il moto di un proiettile è un particolare moto in due dimensioni dove lungo l’asse l’oggetto si muove di moto rettilineo uniforme mentre lungo l’asse si muove di moto uniformemente accelerato con accelerazione . Pertanto il tempo di volo della freccia permette alla freccia di muoversi lungo la direzione per in moto rettilineo uniforme e lungo l’asse di di moto uniformemente accelerato. Da cui, uguagliando i tempi di volo ottenuti lungo le due direzioni otteniamo:
Un astronauta sul pianeta Zircon lancia un sasso orizzontalmente con una velocità di modulo . Il sasso, lanciato da un’altezza di dal suolo, atterra a una distanza orizzontale di dall’astronauta. Qual è il valore dell’accelerazione di gravità su Zircon?
Sappiamo che il moto di un proiettile è un particolare moto in due dimensioni dove lungo l’asse l’oggetto si muove di moto rettilineo uniforme mentre lungo l’asse si muove di moto uniformemente accelerato con accelerazione . Per risolvere questo esercizio calcoliamo attraverso il moto rettilineo uniforme lungo l’asse il tempo di volo che poi andremo ad utilizzare all’interno delle formule del moto uniformemente accelerato per calcolare l’accelerazione, quindi
Un giocatore di baseball raccoglie la palla e la lancia al compagno in seconda base. La palla è lanciata orizzontalmente con una velocità di . Quando la palla raggiunge il giocatore in seconda base, dopo, è raccolta in un punto più basso da quello di lancio. Qual è la distanza tra i due giocatori? Quanto più in basso, rispetto al punto di lancio, il secondo giocatore raccoglie la palla?
Sappiamo che il moto di un proiettile è un particolare moto in due dimensioni dove lungo l’asse l’oggetto si muove di moto rettilineo uniforme mentre lungo l’asse si muove di moto uniformemente accelerato con accelerazione . Pertanto per rispondere alla prima domanda, che si riferisce esclusivamente al moto lungo l’asse , dobbiamo utilizzare solamente formule del moto rettilineo uniforme, da cui
Per rispondere alla seconda domanda, che si riferisce esclusivamente al moto lungo l’asse , dobbiamo usare solamente le formule del moto uniformemente accelerato, e cercare di capire quanto spazio percorre un oggetto che parte da fermo con accelerazione in , ossia
Un delfino salta con una velocità iniziale di modulo e un angolo di sopra l’orizzontale e passa attraverso il centro di un cerchio prima di rituffarsi nell’acqua. Se il delfino si muove orizzontalmente nell’istante in cui passa nel cerchio, a che altezza dall’acqua si trova il centro del cerchio?
Sappiamo che il moto di un proiettile è un particolare moto in due dimensioni dove lungo l’asse l’oggetto si muove di moto rettilineo uniforme mentre lungo l’asse si muove di moto uniformemente accelerato con accelerazione . Il punto di massima altezza raggiunto da un proiettile coincide con il punto in cui la velocità verticale è nulla, pertanto dal testo del problema deduciamo che il centro del cerchio si trova nel punto di massima altezza raggiunto dal delfino (il nostro proiettile), pertanto utilizzando le formule del moto uniformemente accelerato possiamo dedurre tale altezza, infatti
Un proiettile viene lanciato con una velocità iniziale di modulo . Nel punto di massima altezza la sua velocità è . Qual è stato l’angolo di lancio del proiettile?
Sappiamo che il moto di un proiettile è un particolare moto in due dimensioni dove lungo l’asse l’oggetto si muove di moto rettilineo uniforme mentre lungo l’asse si muove di moto uniformemente accelerato con accelerazione . Il punto di massima altezza raggiunto dal proiettile ha la caratteristica di avere la velocità verticale uguale a pertanto tutta la sua velocità è velocità orizzontale. Da cui possiamo dedurre che
Una volta osservato questo siamo di fronte a una situazione di questo genere
Per cui possiamo determinare l’angolo di lancio con l’arco coseno, infatti
Un picchio sta volando con una velocità di in direzione verticale e un’accelerazione di in direzione orizzontale. Supponendo che l’accelerazione sia costante nell’intervallo di tempo considerato, calcola: la distanza orizzontale e verticale percorsa dal picchio in , le componenti e della velocità del picchio al tempo .
Siamo di fronte a un moto in due dimensioni che lungo l’asse è un moto uniformemente accelerato di velocità iniziale e accelerazione , mentre sull’asse è un moto rettilineo uniforme di velocità . Una volta osservato questo possiamo calcolare le due distanze utilizzando le formule del moto rettilineo uniforme e quelle del moto uniformemente accelerato, ossia
Stesso ragionamento per quanto riguarda le velocità, quindi
Un elettrone in un tubo a raggi catodici si sta muovendo orizzontalmente alla velocità di , quando le placche di deflessione gli forniscono un’accelerazione verso l’alto di . Quanto tempo impiega l’elettrone a percorrere una distanza orizzontale di ? Qual è il suo spostamento verticale durante questo tempo?
Ci troviamo di fronte ad un moto in due dimensioni che lungo l’asse orizzontale è un moto rettilineo uniforme, mentre lungo l’asse verticale è un moto uniformemente accelerato. Pertanto per capire quanto tempo impiega per percorrere sull’asse orizzontale utilizziamo le formule del moto rettilineo uniforme e calcoliamo
Una barca a vela scivola, spinta dal vento, con una velocità costante di modulo in direzione nord rispetto a ovest. Dopo un viaggio di quale distanza ha percorso la barca verso ovest? E verso nord?
Ancora una volta ci troviamo di fronte a un problema sulla scomposizione di un vettore nelle sue due componenti ortogonali. La distanza percorsa dalla barca “in diagonale” la possiamo facilmente calcolare con le formule del moto rettilineo uniforme, infatti
a questo punto possiamo facilmente determinare la componente verso nord e verso ovest, infatti
Un uomo che fa jogging corre alla velocità di in una direzione che forma un angolo di sopra l’asse . Determina le componenti e della sua velocità. Come cambiano le componenti della velocità se la velocità dell’uomo dimezza?
Siamo di fronte a un classico esercizio sui vettori nel quale dobbiamo calcolare le componenti di un vettore di cui conosciamo modulo e direzione. Il vettore in questione è questo
Pertanto sappiamo che le componenti di tale vettore saranno
se la velocità dell’uomo dimezza ovviamente la formula scritta prima ancora funzionerebbe pertanto dimezzerebbe ognuna delle due componenti della velocità.