Mario affronta Gianni in una gara sui e gli concede un lieve vantaggio iniziale, ritardando la sua partenza. Gianni parte da fermo con accelerazione costante per , fino a raggiungere la velocità di che mantiene fino al traguardo. Due secondi dopo la partenza di Gianni, Mario parte con accelerazione costante per , fino a raggiungere una velocità di che mantiene fino al traguardo. Chi vince tra Mario e Gianni? Che distanza c’è tra il vincitore e il secondo arrivato nell’istante in cui il vincitore taglia il traguardo?
Risolviamo l’esercizio studiando prima il moto di Gianni e poi quello di Mario. Innanzitutto possiamo spezzare il moto di Gianni in due parti completamente distinte, la prima di moto uniformemente accelerato con velocità iniziale , velocità finale e durata . Con questi dati possiamo determinare l’accelerazione di Gianni e poi lo spazio percorso in questi , infatti
da cui possiamo determinare la distanza percorsa facendo
Il secondo tratto del moto di Gianni è un moto rettilineo uniforme di velocità e lunghezza , per cui possiamo determinare il tempo necessario a Gianni per terminare la gara, ossia
quindi la gara di Gianni dura in totale . Studiamo ora il moto di Mario. La sua gara può essere divisa in tre parti distinte, la prima che dura in cui Mario rimane fermo, la seconda di moto uniformemente accelerato che dura con partenza da fermo e velocità finale di , infine un tratto di moto rettilineo uniforme con velocità . Possiamo osservare che lo stesso ragionamento fatto per Gianni lo possiamo fare per Mario, quindi calcolare prima l’accelerazione e lo spazio percorso nel secondo tratto e infine il tempo necessario a percorrere il restante tratto di moto rettilineo uniforme. Per cui
Per cui Mario completa la gara in quindi arriva dopo di Gianni. Per rispondere alla seconda domanda basta calcolare quanto spazio percorre Mario in quei secondi in cui Gianni è già arrivato, ossia