Fisica: il moto rettilineo uniforme

La prima parte della fisica la meccanica, parla anche dei moti dei corpi, distinguendoli in base alla presenza o meno di elementi forzanti, come per esempio attriti, forze esterne e simili. Un corpo che si trova nello spazio, in breve, interpretandolo come un oggetto uniforme, non soggetto a moti interni o modificazioni durante le osservazioni, può trovarsi in due stati distinti: fermo o in movimento. Il moto può essere rettilineo uniforme oppure accelerato, sia in maniera uniforme che no. Vediamo quindi come si comporta un corpo in un regime di moto rettilineo uniforme.

• Corpo
• Tempo
• Velocità
• Posizione
• Posizione iniziale
• Assenza di forze

Il moto è uno stato particolare di un corpo, che lega posizioni ed istanti di osservazione. Supponiamo, per fare un esempio chiaro, che il corpo in questione sia una sfera perfetta, assolutamente liscia ed uniforme, che si muove su di un piano infinito, liscio, uniforme e dove non sono presenti forze esterne, come per esempio la gravità o l'attrito. Se osserviamo la posizione della palla in due istanti distinti, sufficientemente lontani fra loro, la palla potrà trovarsi nello stesso punto, nelle due osservazioni, o in punti distinti. Se misuriamo la distanza fra i due punti e la dividiamo per la differenza dei tempi di osservazione, otteniamo una stima della sua velocità media. Per velocità media si intende la media delle velocità calcolate in vari punti, senza nessuna indicazione sul loro tipo effettivo, siano esse uniformi, accelerate o simili. Nel sistema MKS (metro, kilogrammo, secondo) tale rapporto è espresso in metri/secondi, ma di fatto non ci dice nulla sul tipo di moto.

Nota la velocità media del corpo, se non si osservano interventi da parte di forze esterne di qualche tipo come ad esempio una spinta, oppure l'attrito o anche la forza di gravità, il moto che si registra è sicuramente uniforme. Anche se la forza che ha causato il moto non è più presente, il moto dopo un po' diventa uniforme. Succede per esempio ( approssimativamente perché in realtà forze sono presenti ovunque) se si lancia una sonda nello spazio profondo. La sonda va a dritto e non frena, fino a quando non incontra un campo di forze. Naturalmente in realtà la sonda è sottoposta alle leggi della gravitazione e il suo moto non è uniforme, ma comunque è più o meno un esempio calzante. Non esiste in natura una condizione effettiva e realizzabile di moto rettilineo uniforme, per via della presenza della forza di gravità, che agisce anche nel vuoto, dove non c'è attrito.

Come accennato, dividendo spazio percorso per tempo di percorrenza si trova la velocità media. Se però si spezzetta il percorso in intervalli infinitesimi, cioè estremamente brevi e si verifica di volta in volta come si comporta il corpo, facendo la media, si ricava una buona approssimazione della velocità. Volendo essere più rigorosi, però si deve andare a controllare la velocità con una operazione di passaggio al limite per t che tende a zero per il tempo. In questa maniera si imita una osservazione continua del moto, che ci fornisce il valore della velocità. Per dare un po' di formule spicce: x=v*t+x0 indica la posizione del corpo contando anche la posizione iniziale, v=(x-x0)/t per la velocità, e t=(x-x0)/v per il tempo. Le formule però sono valide se e solo se il moto che stiamo trattando è certamente rettilineo uniforme. Questa condizione, come già detto, è solo teorica a prescindere da dove si svolga l'esperimento, perché persino l'urto con gli atomi sparsi nel vuoto intergalattico costituisce una fonte di forze che rendono il moto non rettilineo e non uniforme.

• Moto rettilineo

• L'accelerazione in un moto uniformemente accelerato