Con riferimento al problema precedente (problema 55), se Anna impiega per completare il primo spostamento e per completare il secondo, quali sono il modulo e la direzione della sua velocità media durante questo intervallo di tempo di ?
Per calcolare la velocità media utilizziamo la definizione di velocità, ossia
cioè lo spazio percorso fratto il tempo necessario a percorrerlo. Lo spostamento fatto da Anna durante il suo movimento lo abbiamo calcolato nell’esercizio precedente ed è pertanto lei percorre tale distanza in , da cui
Per quanto riguarda la direzione del vettore spostamento utilizziamo ancora una volta quello calcolato nell’esercizio precedente. Il vettore blu di prima era inclinato di , pertanto il vettore opposto a quello blu (che indica lo spostamento di Anna e quindi è in direzione della sua velocità media) avrà direzione di .
Anna, partendo da casa, si sposta di verso nord e poi prosegue per verso ovest. Determina il modulo e la direzione dello spostamento che Anna deve compiere per ritornare a casa.
Prima di procedere con il calcolo effettivo analizziamo la situazione con un disegno.
Quello che dobbiamo calcolare sono modulo e direzione del vettore blu. Le componenti di tale vettore sono facilmente determinabili dal testo dell’esercizio, infatti saranno
dove l’unica osservazione che facciamo è sui segni, infatti il vettore blu è applicato al termine del vettore rosso, pertanto lungo la direzione è positivo (ossia va verso destra) e lungo la direzione è negativo (ossia va verso il basso). Una volta visto questo calcoliamo il modulo con il teorema di Pitagora e la direzione con l’arco tangente.
Se analizziamo la situazione con un disegno otteniamo il seguente schema
Dove possiamo osservare che le due componenti del vettore spostamento sono
cioè sommiamo le componenti del vettore verde con le componenti del vettore rosso. A questo punto per determinare il modulo del vettore spostamento ci basta utilizzare il teorema di Pitagora
Una pallina da golf viene colpita con una velocità iniziale di . Qual è la massima distanza dal punto in cui è stata colpita a cui può ricadere a terra?
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 . Sappiamo che la distanza massima si raggiunge quando l’angolo di lancio è di pertanto calcoliamo la gittata con tale angolo. A livello procedurale calcoliamo il tempo di volo utilizzando le caratteristiche del moto uniformemente accelerato lungo l’asse e in seguito utilizziamo il tempo di volo per il moto rettilineo uniforme che la pallina compie lungo l’asse . Quindi
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 calcolare il tempo necessario a tornare a terra ragioniamo sul fatto che la velocità iniziale lungo l’asse è in modulo uguale alla velocità che il pallone avrà quando tocca terra, pertanto possiamo utilizzare la definizione di accelerazione per determinare il tempo, infatti
Un proiettile viene lanciato con una velocità iniziale di e con un angolo di sopra l’orizzontale. Dopo quanto tempo il proiettile raggiunge la sua massima altezza? Qual è l’altezza massima raggiunta dal 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 . Una volta ricordato questo osserviamo che l’altezza massima raggiunta dal proiettile coincide con l’altezza in cui la sua velocità lungo la direzione è nulla; pertanto, utilizzando le formule del moto uniformemente accelerato, possiamo determinare sia il tempo impiegato che l’altezza, infatti
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 lungo la direzione la velocità sarà costante e uguale a
Marina lancia in direzione orizzontale una palla con una velocità di . La palla si trova a una altezza di rispetto al suolo. Determina il tempo che impiega la palla per arrivare al suolo.
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 impiegato dalla palla per raggiungere il suolo è il tempo che impiega un oggetto che parte da fermo con accelerazione a raggiungere la distanza di , infatti la velocità che Marina imprime alla palla è in direzione orizzontale e quindi non altera la caduta della palla, ma solo la distanza lungo l’asse . Una volta visto questo, e ricordate le formule del moto uniformemente accelerato, possiamo calcolare il tempo richiesto
Il moto piano di un oggetto è descritto dalle seguenti leggi orarie
L’origine del sistema di riferimento coincide con la posizione dell’oggetto all’istante . I parametri del moto con le relative incertezze assolute sono , e . Determina le componenti della posizione dell’oggetto con le loro incertezze assolute nell’istante .
Le posizioni le possiamo determinare facilmente utilizzando le due leggi orarie, l’unica cosa a cui dobbiamo fare attenzioni è calcolare correttamente come varia l’errore assoluto. Sappiamo che l’errore assoluto di una somma o una sottrazione è la somma degli errori assoluti, mentre per quanto riguarda moltiplicazioni e divisioni a sommarsi sono gli errori relativi. Partiamo pertanto dal calcolo di , quindi
dopo per calcolare l’errore usiamo l’osservazione fatta precedentemente stando attenti ai prodotti e alle somme
Vediamo ora il calcolo per l’asse , prima di tutto calcoliamo