Una palla da baseball viene lanciata in da un giocatore a un compagno di squadra che dista . Assumi di poter trascurare l’attrito dell’aria. Determina la velocità inziale della palla nella direzione verticale.
Prima di poter iniziare l’esercizio dobbiamo anche assumere che i due giocatori siano alla stessa altezza, altrimenti l’esercizio non può essere risolto. Una volta assunto questo abbiamo diverse considerazioni che possiamo fare, infatti abbiamo che il tempo è sicuramente il tempo di volo mentre la distanza è la gittata di tale “moto di un proiettile”. Per cui abbiamo che al tempo la palla da baseball si trova nel punto di massima altezza, quindi la sua velocità lungo la direzione verticale è nulla; pertanto utilizzando le formule del moto uniformemente accelerato possiamo scrivere che
Una pallina è lanciata con una velocità iniziale di e con un angolo di inclinazione di sotto l’orizzontale. La pallina è lanciata da una finestra posta a da terra. Quanto vale lo spostamento orizzontale della pallina prima di colpire il 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 possiamo determinare il tempo di volo della pallina utilizzando il moto uniformemente accelerato lungo la direzione e in seguito utilizzare tale tempo di volo nel moto rettilineo uniforme lungo la direzione . Prima di procedere con il calcolo osserviamo che la velocità iniziale della pallina lungo l’asse è diretta verso il basso, quindi l’accelerazione e la velocità sono concordi. Una volta osservato questo utilizzando le formule del moto uniformemente accelerato possiamo scrivere
Risolvendo questa equazione di secondo grado troviamo le due soluzioni e delle quali la seconda è la soluzione cercata che ci permette di calcolare lo spostamento orizzontale facendo
Durante una esercitazione con un cannone di prua montato su una spiaggia, gli allievi meccanici armaioli effettuano due lanci di proietti, con uguale velocità iniziale. Gli allievi regolano l’inclinazione della canna del cannone in modo da formare con l’orizzontale un angolo di e di . Le altezza massime raggiunte dai due proietti nei due lanci sono rispettivamente e . Trascura la resistenza dell’aria. Determina il modulo della velocità iniziale nei due lanci. Determina le gittate raggiunte nei due lanci.
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 determinare l’altezza massima dobbiamo ragionare esclusivamente sul moto che avviene lungo la direzione e utilizzando le formule del moto uniformemente accelerato possiamo determinare che
quindi possiamo determinare la componente della prima velocità
Utilizzando l’angolo di lancio determiniamo il modulo della velocità iniziale e poi, tramite la formula della gittata, determiniamo le due gittate
da cui
Prima di procedere con il calcolo della seconda gittata osserviamo che saranno uguali siccome , comunque il calcolo esplicito è
In un laboratorio una biglia è lanciata due volte con lo stesso modulo della velocità e con due angoli complementari. Un sistema di fotocellule misura che le due altezze massime delle traiettorie della biglia sono e . Calcola le componenti orizzontali e verticali delle velocità iniziali della biglia. Determina le gittate dei due lanci.
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 determinare l’altezza massima dobbiamo ragionare esclusivamente sul moto che avviene lungo la direzione e utilizzando le formule del moto uniformemente accelerato possiamo determinare che
quindi possiamo determinare le due componenti della velocità
una volta determinate le due componenti determiniamo l’angolo che viene utilizzato nel primo lancio sapendo che
da cui osserviamo che e viceversa, quindi
Una volta determinato l’angolo di lancio determiniamo il modulo della velocità iniziale e poi, tramite la formula della gittata, determiniamo le due gittate
Una palla da cricket che si trova su un molo è colpita da una mazza. La velocità iniziale impressa alla palla ha modulo e forma un angolo di con l’orizzontale. La palla sale in alto e poi ridiscende fino ad atterrare sulla prua di un’imbarcazione che ha un’altezza di rispetto al molo. Determina il tempo di volo e la distanza orizzontale percorsa.
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 determinare il tempo di volo ci basta ragionare sul moto che avviene lungo l’asse , infatti abbiamo un oggetto che parte con una velocità iniziale da un’altezza di , soggetto ad una accelerazione e che deve raggiungere l’altezza di . Quindi, usando le formule del moto uniformemente accelerato possiamo scrivere
le due soluzioni di questa equazione di secondo grado rappresentano i due istanti in cui la pallina si trova all’altezza della prua della nave, il primo tempo è durante la fase di salita della pallina, mentre il secondo è durante la fase di discesa e quindi è il nostro tempo cercato. Per determinare la distanza orizzontale percorsa ci concentriamo sul moto rettilineo uniforme che avviene lungo l’asse , per cui
Un pallavolista in battuta colpisce la palla all’altezza di con una velocità iniziale . Calcola il tempo di volo della palla e la lunghezza del lancio.
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 possiamo determinare il tempo di volo utilizzando esclusivamente il moto lungo la direzione , infatti la palla toccherà terra quando la sua coordinata sarà uguale a . Quindi utilizzando le formule del moto uniformemente accelerato possiamo determinare il tempo di volo, ossia
Risolvendo questa equazione di secondo grado otteniamo le due soluzioni e delle quali la soluzione cercata è la seconda. Osserviamo esplicitamente che la prima soluzione rappresenta il tempo in cui la palla sarebbe stata al livello del suolo “indietro nel tempo” ossia se il moto non fosse partito dalle mani del pallavolista, ma da prima. Una volta determinato il tempo di volo, usando il moto rettilineo uniforme che avviene lungo la direzione , possiamo determinare la lunghezza del lancio, quindi
Un pallone viene lanciato con una velocità di e con un’inclinazione di rispetto al suolo. Determina la massima altezza che il pallone può raggiungere. Determina quando il pallone si trova a metà dell’altezza massima.
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 . La massima altezza che il pallone può raggiungere coincide con il punto in cui la velocità verticale del pallone è uguale a , pertanto con le formule del moto uniformemente accelerato è possibile calcolare tale altezza, infatti
Un ragazzo lancia un sacchetto di sabbia in cima a un muro alto e posto davanti a lui. Il sacchetto si stacca dalle mani del ragazzo a un’altezza di da terra, come è mostrato in figura. La velocità di lancio è , l’angolo con l’orizzontale è , l’attrito con l’aria è trascurabile.
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 osservato questo possiamo risolvere l’esercizio in due modi diversi, il primo metodo sfrutta il moto rettilineo uniforme lungo la direzione mentre il secondo metodo sfrutta il moto uniformemente accelerato lungo la direzione . Partiamo con il primo metodo; il sacchetto di sabbia per giungere a destinazione deve percorrere di moto rettilineo uniforme alla velocità di per cui
Per il secondo metodo osserviamo che lungo l’asse il sacchetto deve percorrere , infatti parte da e arriva a , in moto uniformemente accelerato di accelerazione e velocità , per cui utilizzando le formule del moto uniformemente accelerato ricaviamo
da cui ricaviamo due soluzioni che sono . Osserviamo che queste due soluzioni rappresentano i due istanti in cui il sacco di sabbia passa all’altezza di .
Una palla è lanciata in direzione obliqua verso l’alto con una velocità iniziale di e una inclinazione di rispetto all’orizzontale. Trascurando l’attrito con l’aria, qual è il minimo modulo assunto dalla sua velocità tra l’instante del lancio e il momento in cui essa arriva a terra? Motiva la risposta.
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 possiamo osservare che il modulo della velocità sarà minimo quando la componente della velocità sarà minima, infatti il modulo della velocità lo si calcola usando il teorema di Pitagora
quindi sarà minimo quando e in quel caso sarà esattamente uguale a , da cui
Un’automobilina giocattolo cade dal bordo di un tavolo alto e atterra a una distanza di dalla base del tavolo. Quanto è durata la caduta? Qual era il valore della sua velocità iniziale?
Quando la macchina lascia il tavolo possiamo supporre che la sua velocità sia totalmente una velocità orizzontale, da quel momento in poi su di essa inizierà ad agire la forza di gravità e pertanto lungo la direzione il suo moto sarà un moto uniformemente accelerato di accelerazione , mentre lungo la direzione proseguirà il suo moto rettilineo uniforme di velocità . Una volta osservato questo possiamo determinare il tempo di caduta utilizzando le formule del moto uniformemente accelerato, e dopo utilizzare tale tempo nel moto lungo la direzione per determinare la sua velocità iniziale (che ricordiamo essere totalmente orizzontale), ossia