Fisica: Velocità di Caduta
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Questions and Answers

Cosa afferma il principio di inerzia riguardo al moto di un corpo in assenza di forze non equilibrate?

Il principio di inerzia afferma che un corpo rimane nel suo stato di quiete o moto rettilineo uniforme se non agiscono forze su di esso o se le forze si equilibrano.

Come si può considerare il moto di un disco da hockey su ghiaccio rispetto a un marciapiede orizzontale?

Il disco da hockey scivola più a lungo su un piano ghiacciato rispetto a un marciapiede orizzontale a causa della minore resistenza al moto sul ghiaccio.

Qual è la condizione sperimentale idealizzata per applicare il principio di inerzia?

La condizione ideale è quella di un corpo infinitamente lontano da ogni altra massa, dove non ci sono forze non equilibrate che agiscono su di esso.

Qual è la differenza tra moto in assenza di forze e moto soggetto a forze non equilibrate?

<p>In assenza di forze, un corpo mantiene la sua velocità, mentre se agiscono forze non equilibrate, esso sperimenterà una variazione della sua velocità.</p> Signup and view all the answers

Perché il principio di inerzia è considerato un risultato di osservazione sperimentale e astrazione?

<p>Il principio di inerzia deriva dall'osservazione delle condizioni di moto reale e dall'astrazione di queste osservazioni a situazioni ideali senza forze non equilibrate.</p> Signup and view all the answers

Qual è l'espressione per la velocità nel moto armonico?

<p>La velocità è data da $v(t) = Aeta ext{cos}(eta t)$.</p> Signup and view all the answers

Qual è l'equazione differenziale del moto armonico?

<p>L'equazione differenziale è $ rac{d^2 x(t)}{dt^2} + eta^2 x(t) = 0$.</p> Signup and view all the answers

Cosa rappresenta $A$ nell'equazione del moto armonico $x(t) = A ext{sen}(eta t + i)$?

<p>$A$ rappresenta l'ampiezza del moto armonico.</p> Signup and view all the answers

Qual è l'analisi del moto quando la velocità è nulla?

<p>La velocità è nulla nei punti di massima e minima ampiezza, cioè quando $x = A$ o $x = -A$.</p> Signup and view all the answers

Qual è l'interpretazione fisica dell'accelerazione massima nel moto armonico?

<p>L'accelerazione massima si verifica quando l'oggetto è in posizione di equilibrio, quindi $a = -eta^2 A$.</p> Signup and view all the answers

Come varia l'accelerazione in funzione dello spostamento nel moto armonico?

<p>L'accelerazione è proporzionale e opposta allo spostamento, $a(t) = -eta^2 x(t)$.</p> Signup and view all the answers

Quale ruolo gioca la frequenza angolare $eta$ nel moto armonico?

<p>La frequenza angolare determina la rapidità del moto, influenzando periodo e frequenza.</p> Signup and view all the answers

In che modo l'angolo di fase $ i$ influisce sul moto armonico?

<p>L'angolo di fase $ i$ sposta la sinusoide nello spazio temporale, modificando la posizione iniziale.</p> Signup and view all the answers

Qual è l'equazione per la velocità di caduta di un oggetto nel tempo tC?

<p>v(tC) = v0 - g * tC</p> Signup and view all the answers

Che cosa indica il segno della velocità iniziale v0 nel contesto della caduta di un oggetto?

<p>Il segno di v0 determina la direzione del moto dell'oggetto, influenzando il tempo di caduta ma non la velocità di caduta stessa.</p> Signup and view all the answers

Se y0 è uguale a 0, quale relazione si ha tra tc e tM?

<p>tc = 2 * v0 / g = 2 * tM</p> Signup and view all the answers

Qual è la derivata seconda della funzione incognita y(t) che descrive il moto uniformemente accelerato?

<p>d²y(t) / dt² = -g</p> Signup and view all the answers

Come si calcola la velocità di caduta in base alle condizioni iniziali fornite (y0, v0)?

<p>Attraverso l'equazione v(tC), si utilizza v0, g e tC per determinare la velocità finale al momento tC.</p> Signup and view all the answers

Spiega perché v(tC) non dipende dal segno di v0.

<p>Perché la formula di v(tC) considera solo la variazione della velocità in funzione del tempo e della gravità.</p> Signup and view all the answers

Cosa rappresenta l'accelerazione in un moto di un grave nel contesto di un’equazione differenziale?

<p>L'accelerazione rappresenta la variazione della velocità dell'oggetto rispetto al tempo, ed è costante e negativa a causa della gravità.</p> Signup and view all the answers

Qual è il valore di yM fornito nelle condizioni iniziali?

<p>yM = 6.30m</p> Signup and view all the answers

Qual è l'equazione fondamentale per la velocità nel moto smorzato?

<p>L'equazione è $v(t) = v_0 e^{-kt}$.</p> Signup and view all the answers

Cosa rappresenta la costante $ au$ nel moto smorzato?

<p>La costante $ au$ rappresenta il tempo caratteristico dello smorzamento ed è dato da $ au = rac{1}{k}$.</p> Signup and view all the answers

Qual è il comportamento della velocità $v(t)$ al tempo $t o au$?

<p>A $t o au$, la velocità è $v(t = au) = v_0 e^{-1} eq 0$.</p> Signup and view all the answers

Come si ottiene lo spazio percorso nel moto smorzato?

<p>Lo spazio percorso si ottiene integrando la funzione velocità: $x(t) = x_0 + rac{v_0}{k}(1 - e^{-kt})$.</p> Signup and view all the answers

Qual è la posizione limite raggiunta a $t o ext{infinito}$?

<p>La posizione limite è $x( ext{infinito}) = x_0 + rac{v_0}{k}$.</p> Signup and view all the answers

Qual è l'equazione del tangente $ an( heta)$ alla curva di velocità al tempo $t = 0$?

<p>La pendenza è $ an( heta) = -kv_0$ quando $t = 0$.</p> Signup and view all the answers

Come si deriva il valore di $v(t)$ per $t o 5 au$?

<p>Per $t o 5 au$, si ha $v(5 au) = v_0 e^{-5} ightarrow ext{praticamente } 0$.</p> Signup and view all the answers

Cosa indica il valore $k$ nel contesto del moto smorzato?

<p>$k$ è la costante di smorzamento, che determina la rapidità del processo di smorzamento.</p> Signup and view all the answers

Cosa rappresenta il termine $v_0$ nell'equazione della velocità?

<p>$v_0$ è la velocità iniziale dell'oggetto prima che inizi il moto smorzato.</p> Signup and view all the answers

Qual è l'importanza dell'integrazione nella determinazione della distanza nel moto smorzato?

<p>L'integrazione consente di sommare le piccole variazioni di velocità per ottenere la distanza totale percorsa.</p> Signup and view all the answers

Cosa si intende per 'definizione operativa' di una grandezza fisica?

<p>La 'definizione operativa' implica definire un procedimento ripetibile di misura per associare un numero alla grandezza in questione.</p> Signup and view all the answers

Qual è lo strumento utilizzato per misurare l'intensità di una forza e come funziona?

<p>Il dinamometro è utilizzato per misurare l'intensità di una forza, e la sua taratura è fondamentale per la corretta misurazione.</p> Signup and view all the answers

Qual è la relazione tra l'unità di massa e l'unità di forza nel Sistema Internazionale?

<p>Nel S.I., 1 kg di massa corrisponde a 9,8 newton, che è l'unità di forza.</p> Signup and view all the answers

Perché la taratura del dinamometro è considerata parte integrante della definizione operativa della forza?

<p>La taratura è essenziale perché consente di avere misurazioni precise e affidabili dell'intensità della forza applicata.</p> Signup and view all the answers

In che modo un oggetto deformabile risponde alla sollecitazione di forza?

<p>Un oggetto deformabile risponde in modo riproducibile alla sollecitazione di forza, mostrando una deformazione proporzionale.</p> Signup and view all the answers

Study Notes

Velocità di caduta

  • Equazione della velocità di caduta: v(tC) = v0 - gtC.
  • Formula sviluppata per v(tC): v(tC) = -v0 + 2y0g.
  • Se y0 = 0, tempo di caduta tc = 2v0/g è equivalente a 2tM.
  • La velocità di caduta v(tC) è indipendente dal segno di v0.

Esercizio sul moto di un grave

  • Condizioni iniziali del problema: y0 = 3 m, v0 = 8 m/s, yM = 6.30 m.
  • Tempi calcolati: tM = 0.83 s e tC = 1.95 s.
  • Attività: verificare i valori di tM, yM, tC; calcolare la velocità di caduta; invertire il segno di v0 e rifare il grafico di y(t); determinare il nuovo tempo di caduta.

Equazione differenziale del moto

  • Una legge oraria x(t) è soluzione di un’equazione differenziale che coinvolge la funzione incognita e le sue derivate.
  • Esempio: moto di un grave uniformemente accelerato con d²y(t)/dt² = -g.
  • La derivata seconda è costante e non dipende dal tempo.

Moto armonico

  • La legge del moto di un moto armonico può essere scritta come: x(t) = A sin(ωt + φ).
  • Funzione della velocità v(t): v(t) = Aω cos(ωt).
  • Funzione dell'accelerazione a(t): a(t) = -Aω² sin(ωt).
  • Equazione differenziale del moto armonico: d²x(t)/dt² + ω²x(t) = 0.

Moto smorzato esponenzialmente

  • Formula della velocità nel moto smorzato: v(t) = v0 e^(-kt).
  • La costante di tempo τ = 1/k determina il tempo caratteristico del processo di smorzamento.
  • Dopo un tempo t ≈ 5τ, la velocità si avvicina a zero.

Spazio percorso nel moto smorzato

  • Lo spazio percorso si ottiene dall'integrazione della funzione velocità: x(t) = x0 + (v0/k)(1 - e^(-kt)).
  • La posizione limite asintoticamente raggiunta a t = ∞ è x(∞) = x0 + v0/k.

Principio di inerzia

  • La dinamica studia le relazioni tra moto dei corpi e le forze che influenzano il moto.
  • Il principio di inerzia stabilisce che un corpo in assenza di forze esterne permane nel suo stato di quiete o moto uniforme.
  • Esempio pratico: un disco da hockey si arresta su una superficie normale, ma continua a muoversi su una superficie ghiacciata.

Definizione operativa della forza

  • La forza è misurata con un dinamometro, che deve essere tarato per la misura corretta.
  • Per un'unità di massa di 1 kg nel Sistema Internazionale, 1 unità di forza è equivalente a 9,8 newton.

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Questo quiz esplora la fisica della velocità di caduta. Calcolerai le formule relative alla velocità in funzione del tempo e gli effetti della gravità. Preparati a testare le tue conoscenze sui principi di caduta libera!

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