• Fisica
  • Problemini di fisica un po' particolari :)

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LaSecondaJ
LaSecondaJ - Ominide - 10 Punti
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Ciao ragazzi! Volevo chiedervi aiuto con questi problemi di fisica ;/

1. Immagina di stare guidando un acqua-scooter, con un angolo di 35° controcorrente, su un fiume che scorre con velocità 2.8 m/s.
A) Se la tua velocità relativa al terreno è di 9,5 m/s con un angolo di 20° controcorrente, qual è la velocità dell'acqua-scooter rispetto all'acqua

2. Nel problema precedente, supponi che l'acqua-scooter si muova a una velocità di 12 m/s rispetto all'acqua.
A) Quale inclinazione devi dare all'acqua-scooter se la tua velocità relativa al suole deve essere perpendicolare alla sponda del fiume?
B) Se aumenti la velocità dell'acqua-scooter rispetto all'acqua, l'angolo trovato nel punto A. aumenta, diminuisce o rimane lo stesso? Motiva la tua risposta.

3. Un passeggero di un autobus nota che, quando il mezzo è fermo, fuori del suo finestrino la pioggia sta cadendo verticalmente. Quando l'autobus si muove con velocità costante il passeggero osserva che le gocce d'acqua cadono formando un angolo di 15° rispetto alla verticale.
A. Qual è il rapporto tra la velocità delle gocce di pioggia e quella dell'autobus?
B. Trova il valore della velocità delle gocce di pioggia, dato che l'autobus si muove con velocità di 18 m/s.

Grazie a tutti! Io non ho capito la strategia che bisogna utilizzare per ogni problema :(
TeM
TeM - Eliminato - 23454 Punti
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Ciao!!

Il più delle volte la difficoltà nei problemi di fisica sta nella loro interpretazione
piuttosto che nella risoluzione vera e propria, dato che per quella è sufficiente la
conoscenza della geometria elementare e della trigonometria (perlomeno al liceo).

In ogni modo, a parte l'infelice scelta di chiamare relativa la velocità rispetto alle
sponde, alla base della soluzione c'è il principio dei moti relativi che si traduce in

[math]\vec{v}_{ass}=\vec{v}_{rel}+\vec{v}_{tra}\\[/math]
.
Assumi come riferimento fisso le sponde del fiume, riferimento mobile l'acqua
(si immagina che scorra, traslando, come se fosse un corpo rigido) e oggetto
in movimento l'acqua-scooter. Quindi
[math]\left|\vec{v}_{ass}\right|=9.5\,\frac{m}{s}[/math]
è la velocità dell'acqua-
scooter rispetto alle sponde,
[math]\vec{v}_{rel}[/math]
quella rispetto all'acqua e
[math]\left|\vec{v}_{tra}\right|=2.8\,\frac{m}{s}[/math]
_
è la velocità della corrente rispetto alle sponde (nota come velocità di
trascinamento
).

A questo punto, una volta fatto il disegno(click) lo step (1) è presto risolto.
Meglio, sarebbe presto risolto!! Infatti come è evidente dal disegno la velocità
assoluta non chiude il triangolo
. Quindi i dati del problema sono sbagliati!
Da notare che se lo scooter si muovesse a favore di corrente allora gli angoli
sarebbero corretti.

Sullo step (2) il triangolo delle velocità è rettangolo; la velocità assoluta e
quella di trascinamento sono i cateti mentre la velocità relativa all'acqua è
l'ipotenusa. Conoscendo le lunghezze dell'ipotenusa (
[math]\left|\vec{v}_{rel}\right|=12\,\frac{m}{s}[/math]
)
e del cateto adiacente (
[math]\left|\vec{v}_{tra}=2.8\,\frac{m}{s}\right|[/math]
) l'angolo richiesto è presto
determinato tramite una semplice funzione trigonometrica inversa. Per il punto
b del secondo step è sufficiente ragionare a cosa accade al coseno dell'angolo
all'allungare l'ipotenusa: a quel punto è immediata la conclusione sulla crescita
o meno dell'angolo. :)

Infine, per lo step (3) si cambia "ambiente" ma i concetti fisici rimangono gli
stessi. Infatti, è sufficiente assumere come riferimento fisso la terra, riferimento
mobile l'autobus e oggetto in movimento la goccia. Quindi
[math]\vec{v}_{ass}[/math]
è la velocità
della goccia rispetto a terra: sai che è verticale e verso il basso ma ignori il suo
modulo;
[math]\vec{v}_{rel}[/math]
quella rispetto all'autobus e
[math]\vec{v}_{tra}[/math]
è la velocità dell'autobus
rispetto alla terra. Quindi il triangolo che traduce l'equazione della composizione
delle velocità è rettangolo:
[math]\vec{v}_{ass}[/math]
e
[math]\vec{v}_{tra}[/math]
sono i cateti e
[math]\vec{v}_{rel}[/math]
è l'ipotenusa,
ove è noto l'angolo acuto opposto al cateto
[math]\left|\vec{v}_{tra}\right|=18\,\frac{m}{s}[/math]
(
[math]15°[/math]
).
Al solito, capito questo il problema fisico è concluso e non rimane che svolgere
i conti conoscendo un minimo di trigonometria.

Spero sia abbastanza chiaro; altrimenti chiedi ;)
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