Fisica: la cinematica

tramite: O2O
Difficoltà: media
18

Introduzione

La cinematica è un ramo della fisica meccanica che si occupa dello studio del moto dei corpi, indipendentemente dalle cause che lo hanno provocato, allo scopo di determinare le equazioni e le leggi che lo descrivono. A tale scopo, la cinematica si può pensare e semplificare come la geometria di uno spazio vettoriale formato dalle tre coordinate dello spazio e da quella del tempo. Il termine "cinematica" venne coniato da Ampere, anche se si può affermare che la cinematica moderna nasce già con gli studi di Galileo Galilei.

28

Occorrente

  • Manuale di fisica
38

Premesse

Per comprendere la cinematica si parte dallo studio del moto di un corpo che si può intendere, per semplicità, come puntiforme. Con l'ausilio di un piano cartesiano è possibile rappresentare il moto del corpo puntiforme individuandone la posizione in ogni istante di tempo tramite le coordinate spaziali (x, y, z); in tale modo è possibile conoscere e prevedere la posizione del corpo nello spazio a seconda dell'istante di tempo considerato. L'insieme di tutti i punti del piano che corrispondono ad una posizione occupata dal punto formano la traiettoria descritta dal corpo, che varia a seconda del moto considerato. Avendo associato ad ogni istante di tempo una posizione del corpo nello spazio, è possibile determinare una legge che esprime matematicamente la relazione che sussiste tra le coordinate spaziali e l'istante di tempo considerato; tale relazione prende il nome di legge oraria. Occorre ovviamente definire a priori le cosiddette condizioni iniziali (l'istante di tempo in cui inizia la misurazione, la posizione del corpo nell'istante iniziale, etc.) per evitare un'ambiguità di risultati tra misurazioni diverse.

48

Le grandezze fisiche

Nella cinematica è indispensabile avere una concezione reale ed esatta dei parametri fisici (posizione, velocità, tempo, etc.) che si stanno analizzando, ovvero le grandezze fisiche. Per evitare errori si ricorre alla definizione operativa di Bridgam, il quale propose di definire le grandezze tramite operazioni standardizzate basate sul confronto con le unità di misura fondamentali per ottenere i valori. Una grandezza sarà pertanto rappresentata operativamente da numero reale accompagnato dall'unità di misura corrispondente. Le grandezze principali coinvolte nella cinematica sono la posizione, la velocità, l'accelerazione ed il tempo. Sono tutte grandezze tra loro dipendenti poiché dalla legge oraria si ricava la posizione in funzione del tempo, dalla posizione si ricava la velocità e dalla velocità si ricava l'accelerazione. Nelle rappresentazioni schematiche dei moti le grandezze vengono spesso rappresentate tramite vettori che ne indicano non solo l'intensità o il valore, ma anche la direzione ed il verso.

Continua la lettura
58

Tipi di moto

Una volta stabilito lo stato di moto di un corpo (ovvero se è in quiete o se è in movimento) è possibile determinare anche il tipo di moto a cui il corpo è sottoposto. A seconda della relazione tra la grandezze in questione, il moto può essere: 1. Uniforme, se il corpo mantiene costante la velocità per tutta la durata del moto; 2. Uniformemente accelerato, se il corpo mantiene costante l'accelerazione per tutta la durata del moto; 3. Vario, se accelerazione e velocità sono variabili a seconda dell'istante di tempo. A seconda del tipo di traiettoria, il moto può essere: 1. Rettilineo, se la traiettoria è una linea retta o curva non chiusa; 2. Circolare, se la traiettoria è una circonferenza; 3. Parabolico, se la traiettoria descritta è una parabola (ed esempio un proiettile sparato) 4. Armonico, se la traiettoria descritta è di tipo oscillatorio (ad esempio un pendolo). 5. Kepleriano, caratteristico dei pianeti e dei corpi sottoposti alla forza di Coulomb, che descrive orbite di tipo ellittico.

68

Punti di vista

Un classico esempio di cinematica è quello di un passeggero di un treno che guarda fuori dal finestrino e vede le gocce di pioggia che, in assenza di vento, si muovono sul finestrino in diagonale. Un osservatore sulla banchina, al contrario, vede le stesse gocce cadere verticalmente al suolo. Questa disparità nell'osservazione del moto delle gocce di pioggia tra i due osservatori risiede proprio nel "punto di vista" di chi sta osservando il moto: Per un osservatore fermo rispetto al suolo, il moto delle gocce è verticale; per il passeggero del treno, che si trova in movimento rispetto al suolo, il moto delle gocce è obliquo, nonostante siano le stesse gocce il cui moto per l'osservatore fermo è verticale. Dunque prima di effettuare osservazioni e misurazioni nello studio del moto dei corpi è di fondamentale importanza stabilire a priori il sistema di riferimento (ovvero il punto di vista) da usare per tutta la durata dell'osservazione del fenomeno.

78

Guarda il video

88

Consigli

Non dimenticare mai:
  • Purtroppo lo studio e la conoscenza sono alla base di tutto. Non esistono scorciatoie che possano in qualche modo aiutarvi. Per cui studiate con concentrazione.
Alcuni link che potrebbero esserti utili:

Potrebbe interessarti anche

Segnala contenuti non appropriati

Tipo di contenuto
Devi scegliere almeno una delle opzioni
Descrivi il problema
Devi inserire una descrizione del problema
Si è verificato un errore nel sistema. Riprova più tardi.
Segnala il video che ritieni inappropriato
Devi selezionare il video che desideri segnalare
Verifica la tua identità
Devi verificare la tua identità
chiudi
Grazie per averci aiutato a migliorare la qualità dei nostri contenuti

Guide simili

Università e Master

Come Valutare I Gradi Di Libertà Di Una Catena Cinematica Piana

La branca della fisica matematica che studia la statica e il moto di sistemi meccanici che possiedono un numero non infinito di gradi di libertà è la meccanica razionale. Lo studio può riguardare sia semplici elementi geometrici come i punti materiali,...
Università e Master

Appunti sul moto circolare uniforme

Il moto circolare è un moto che viene studiato dalla fisica e dalla cinematica. Esso indica il moto di un punto lungo una linea a circonferenza. L'accelerazione e la velocità assunte dal moto circolare varia a seconda della direzione. Tale cambiamento...
Superiori

L'accelerazione in un moto circolare uniforme

Se state ai vostri primi passi nel mondo della fisica, starete senza dubbio approfondendo il concetto di cinematica del corpo rigido. Questo argomento contiene al suo interno tanti altri piccoli argomenti più o meno difficili. Uno di questi è il moto...
Superiori

Leggi della dinamica: appunti

Tra le sottoclassi più affascinanti della fisica c'è senza dubbio la dinamica. Se la cinematica studiava il moto dei corpi rigidi, la dinamica si occupa invece delle cause che generano tali moti. Le cause che permettono ai corpi rigidi (cioè a corpi...
Università e Master

Appunti di meccanica dei contenuti e delle strutture

Una materia importantissimi per tutti coloro che si affacciano nel mondo dell'architettura e delle costruzioni è senza ombra di dubbio la meccanica delle strutture. Anche se in parte lezioni su questa materia si svolgono anche all'istituto tecnico "geometra"...
Università e Master

Appunti di Biomeccanica del movimento

La Biomeccanica del movimento è una scienza la quale determina lo studio della meccanica, applicandolo ai meccanismi corporei motori. Questo particolare ramo della meccanica è diviso in due categorie: La Biomeccanica statica, ovvero lo studio dell’equilibrio...
Università e Master

Come risolvere un problema di fisica sul moto di un proiettile

La fisica è una delle materie più ostiche, ma anche più importanti, per tutti quegli studenti che intraprendono gli studi scientifici e che quindi decidono di frequentare l'istituto tecnico industriale oppure il liceo scientifico. La fisica comprende...
Università e Master

Elementi di fisica: la cicloide inversa

La matematica e la fisica sono due materie molto complicate e non tutti sono in grado di comprendere tutti gli argomenti trattati da queste discipline. In questi casi potremo provare a ricercare su internet, fra le moltissime guide che ogni giorno vengono...
I presenti contributi sono stati redatti dagli autori ivi menzionati a solo scopo informativo tramite l’utilizzo della piattaforma www.o2o.it e possono essere modificati dagli stessi in qualsiasi momento. Il sito web, www.o2o.it e Arnoldo Mondadori Editore S.p.A. (già Banzai Media S.r.l. fusa per incorporazione in Arnoldo Mondadori Editore S.p.A.), non garantiscono la veridicità, correttezza e completezza di tali contributi e, pertanto, non si assumono alcuna responsabilità in merito all’utilizzo delle informazioni ivi riportate. Per maggiori informazioni leggi il “Disclaimer »”.