Il moto rettilineo: appunti di fisica

Il moto rettilineo è una conseguenza evidente di una interazione fisica: un mattone cade, una particella si muove, un timpano vibra. In particolare questo tipo di moto descrive il movimento di un oggetto lungo una linea retta, con (moto uniformemente accelerato) o senza (moto rettilineo uniforme) accelerazione. Vediamo dunque in questi brevi appunti come riassumere questo capitolo della fisica.

Anzitutto il moto rettilineo di un corpo è descritto dalla sua posizione, velocità e accelerazione. Le rispettive unità di misura secondo il Sistema Internazionale sono il metro (m), il metro al secondo (m/s) e il metro al secondo quadro (m/s^2). Studiamo ora nel particolare ognuna di queste tre grandezze.

La velocità rappresenta la variazione di posizione in funzione del tempo o, in modo equivalente può essere definita in termini di spostamento. Consideriamo l'esempio di un'automobile che si sposta in linea retta; supponiamo quindi che questa percorra 100 m ogni 5 secondi. Durante un intervallo di 5 s lo spostamento è di 100 metri, in 10 secondi di 200 m e così via. Lo spostamento risulta caratterizzato da una direzione, un verso e da un'intensità: è un vettore. La velocità media è dunque il cambiamento della posizione, diviso il tempo totale impiegato (non è la media delle velocità!). La velocità istantanea infine è la velocità media calcolata in un tempo infinitesimale. Essa corrisponde alla derivata della posizione rispetto al tempo.

In maniera analoga, si può definire l'accelerazione media come la variazione della velocità in un intervallo di tempo dato, fratto il tempo stesso. L'accelerazione istantanea invece è quella media calcolata in un tempo infinitesimale: corrisponde alla derivata della velocità rispetto al tempo o alla derivata seconda dello spostamento. Se si trascura la resistenza dell'aria si può assumere che, per oggetti in caduta libera, in prossimità della superficie terrestre, l'accelerazione sia costante (g = 9.81 m/s^s) e sempre diretta verso il centro della Terra.

Come già ricordato il moto rettilineo si divide in uniformemente accelerato o uniforme a secondo che ci sia o meno accelerazione. Possiamo in realtà considerare il secondo caso come uno particolare nel primo: sostituendo nelle leggi che regolano quello accelerato, a=0, otterremo quelle per il moto uniforme. Le leggi del moto rettilineo uniformemente accelerato sono: V= V0 + a?t; S= V0?t + ½ a (?t)^2; V^2= (V0)^2+ 2a?S. Quelle del moto rettilineo uniforme quindi: V=S/t (per definizione inoltre V=V0); S=Vt; t=S/t.

• Come calcolare l'accelerazione