Cinematica - formulario
Moti rettilinei
Uniforme
x(t) = x0 + vt v = cost at = an = 0
Uniformemente accelerato
x(t) = x0 + v0t + 1/2 at2
v(t) = v0 + at
v2(t) = v02 + 2a(x - x0)
at = dv/dt = cost = a an = 0
a = (v22 - v12)/(2d)
Armonico
x(t) = A sen(Ωt + φ)
v(t) = AΩ cos(Ωt + φ)
T = 2π/Ω F = 1/T
an = 0
at = dv/dt = -Ω2x(t)
A2 = x02 + (v02/Ω2)
tg φ = (Ωx0)/v0
Moti circolari
Gr. lineari Gr. angolari
Moto uniforme
s(t) = s0 + vt
v = cost
at = 0
an = v2/R
θ(t) = θ0 + ωt
ω = cost = v/R
α = 0
at = αR = 0
an = ω2R
Moto uniformemente accelerato
s(t) = s0 + v0t + 1/2 at2
v(t) = v0 + att
at = dv/dt = cost
an = v2/R
v2 = v02 + 2a(s - s0)
θ(t) = θ0 + ω0t + 1/2 αt2
ω = ω0 + αt
α = cost = at/R
at = αR = cost
an = ω2R
ω2 = ω02 + 2α(θ - θ0)
a = at + an
|a| = √(at2 + an2)
Moto armonico
s(t) = Smax sen(Ωt + φ)
v(t) = SmaxΩ cos(Ωt + φ)
at = -Ω2s(t)
an = v2/R
θ(t) = Θmax sen(Ωt + φ)
ω(t) = ΘmaxΩ cos(Ωt + φ)
α = -Ω2Θ(t)
at = αR
an = ω2/R
θ = s/R ω = v/R α = at/R
an = v2/R = ω2R
a(t) = at + an = αR ? + ω2R
N° giri = ψ/2π
Cinematica - formulario
Moti rettilinei
Uniforme
x(t) = x0 + vt
v = cost
at = an = 0
Uniformemente accelerato
x(t) = x0 + v0t + 1/2 at2
v(t) = v0 + at
at = dv/dt = cost = a
an = 0
v2(t) = v02 + 2a(x - x0)
a = (v22 - v12)/(2d)
Armonico
x(t) = A sen(Ω t + φ)
v(t) = A Ω cos(Ω t + φ)
T = 2π/Ω
F = 1/T
an = 0
at = dv/dt = -Ω2 x(t)
A2 = x02 + (v02/Ω2)
tg φ = (Ω x0)/v0
Moti circolari
Gr. lineari
Gr. angolari
Moto uniforme
s(t) = s0 + vt
v = cost
at = 0
an = v2/R
θ(t) = θ0 + ωt
ω = cost = v/R
α = 0
at = αR = 0
an = ω2R
Moto uniformemente accelerato
s(t) = s0 + v0t + 1/2 at2
v(t) = v0 + at
at = dv/dt = cost
an = v2/R
v2 = v02 + 2a(s - s0)
θ(t) = θ0 + ω0t + 1/2 αt2
ω = ω0 + αt
α = cost = at/R
at = αR = cost
an = ω2R
ω2 = ω02 + 2α(θ - θ0)
a = at + an
|a| = √(at2 + an2)
Moto armonico
s(t) = smax sen(Ωt + φ)
v(t) = smax Ω cos(Ωt + φ)
at = -Ω2s(t)
an = v2/R
θ(t) = θmax sen(Ωt + φ)
ω(t) = θmax Ω cos(Ωt + φ)
α = -Ω2θ(t)
at = αR
an = ω2/R
θ = s/R
ω = v/R
α = at/R
an = v2/R = ω2R
a(t) = at + an = αR t? + ω2R
n° giri = t/2π
Cinematica
x = x(t) Legge oraria: variazioni di P rispetto al tempo
Delta x = x(t2) - x(t1) Delta t = t2 - t1
Velocità media
Vm = Delta x / Delta t = tg. θm
Velocità istantanea
limDelta t→0 Delta x / Delta t = dx/dt
Accelerazione media
Delta v / Delta t
Accelerazione istantanea
limDelta t→0 Delta v / Delta t = dv/dt
Se conosco l'accelerazione
a(t) = dv/dt
dv = a · dt
Delta v = vv0 dv = tt0 a(t) dt → v1 = v0 + tt0 a(t) dt
Se conosco la velocità
v(t) = dx/dt
dx = v dt
Delta x = x1x0 dx = tt0 v(t) dt → x1 = x0 + tt0 v dt
Moti su traiettoria nota
Moti rettilinei
Uniforme
v(t) = cost a(t) = 0
x(t) = x0 + vt
Uniformemente accelerato
a(t) = cost = dv/dt
v(t) = v0 + at
x(t) = x0 + v0t + 1/2 at2
v2(t) = v02 + 2a(x - x0)
a = (v22 - v12)/2d
v > 0 moto progressivo
Moto armonico
x(t) = A sen(Ωt + ϕ)
A = ampiezza [m]
Ω = pulsazione [rad/s]
ϕ = fase iniziale
(Ωt + ϕ) : fase istantanea al tempo t
v(t) = AΩ cos(Ωt + ϕ)
a(t) = -AΩ sen(Ωt + ϕ) = -Ω2x(t)
AΩ = ampiezza di v
AΩ2 = ampiezza di a
-1 T = 2π/Ω
Ω(t + T) + ϕ = Ωt + ϕ + 2π -> ΩT = 2π
Frequenza -> ν = 1/T = Ω/2π
t = 0
x = x0
v = v0
x0 = A sen ϕ
v0 = AΩ cos ϕ
tg ϕ = x0Ω/v0
ϕ = arctg x0/(v0/Ω)
- Moto su traiettoria nota -
Grandezze scalari
s : ascissa curvilinea
Δs : S(t + Δt) - S(t)
Vsm : S(t + Δt) - S(t) / Δt = Δs/Δt
Vs(t) = limΔt -> 0 Δs/Δt = ds/dt
spost. scalare istantanee
Qsm : V(t + Δt) - V(t) / Δt = Δv/Δt
Qs(t) = limΔt -> 0 Δv/Δt = dvs/dt = d2s/dt
P1P2
P2'
Δs
O
Grandezze vettoriali
Δs = P1P2 con |Δs| ≠ |P1P2|
Δs = arco P1P2 = vettore
vm = Δs/Δt per Δt → 0 |Δs| = |P1P2|
v(t) = limΔt→0 Δs/Δt = ds/dt = ds/dt c
versore della tg alla curva
velocità vett. istantanea
v(t) = Vs c
am = [v(t+Δt) - v(t)]/Δt = Δv/Δt
accelerazione scalare
a(t) = limΔt→0 Δv/Δt = dv/dt = d[Vs(t) c(t)]/dt = dVs/dt c + Vs dc/dt
acc. tg
acc. normale
at = dVs/dt c = as c
an = Vs2 n/e
versore curva
raggio di curvatura
NB: l'accelerazione tg è dovuta alla varia della Vs. Se il moto è uniforme at è costante o nulla
Moto traiettoria nota → a = at + an → modulo a = radice quadrata di at2 + an2
Moto rettilineo c = cost an = 0 ρ = oo
Moto rettilineo uniforme: Vs = cost an = at = 0 → a vett = 0
Moto circolare uniforme: l'accelerazione normale è centripeta e vale Vs2/R
Moto circolare uniforme
s(t) = s0 + vt Vs = cost as = 0 |a| = Vs2/R
un punto che si muove su una circonferenza di raggio R con Vs = cost
ha un'accelerazione che è diretta verso il centro della circonferenza
L'accelerazione centripeta
Moto circolare uniformemente accelerato
as = cost
vs = v0t + as t
s = s0 + v0t + 1/2 as t2
a = at + an
at = cost
an = v2/R
v2s = v2s0 + 2as(s - s0)
v = vs t
ds = ds t
Grandezze angolari scalari
Θ = s/R
ΔΘ = Δs/R
Spostamento angolare
Velocità angolare ω = dΘ/dt = 1/R ds/dt = vs/R
v(t) = ωR
Accelerazione angolare α = dΘ/dt2 = 1/R dv/dt = at/R
a(t) = at + an = αR + ω2R
ω: giri al secondo
ω = 2π n
n = ω/2π
Grandezze angolari vettoriali
ω
|ω| = |v|/R
direzione al piano del moto
V = ω x R
α = dω/dt
|α| = |at|/R
Rappresentazione cartesiana del moto
P = P(t)
componenti del vettore: coordinate di P
x = x(t)
y = y(t)
z = z(t)
r(t) = i x(t) + j y(t) + k z(t)
r(t + Δt) = i x(t + Δt) + j y(t + Δt) + k z(t + Δt)
Δr = r(t + Δt) - r(t) = i Δx + j Δy + k Δz
Velocità: vm = Δr/Δt
v(t) = i dx/dt + j dy/dt + k dz/dt
|v| = √(vx2 + vy2 + vz2)
Θ = arctg(vy/vx)
Accelerazione: a = dv/dt = i d2x/dt2 + j d2y/dt2 + k d2z/dt2
a = i ax + j ay + k az
|a| = √(ax2 + ay2 + az2)
Moto dei gravi
Poiché durante il moto a.g (ax = 0, ay = -g)
v(t) = v0 + gt
componenti iniziali
V0x(t) = V0 cos θ
V0y(t) = V0 sen θ
Vx(t) = V0 cos θ = V0x
Vy(t) = V0 sen θ - gt
r(t) = r0 + v0 t - 1/2 gt2
x(t) = V0 t
y(t) = h + V0y t - 1/2 gt2
Caso 1. V0 = 0 (corpo lasciato cadere)
V0x = 0
V0y = 0
Vx = 0
Vy = -gt
x(t) = 0
y(t) = h - 1/2 gt2
Tempo per arrivare a terra
y = 0 t = sqrt(2h/g)
Velocità con cui arriva
Vy = -gt = -sqrt(gh)
Caso 2. V0 != 0 (lancio del corpo verso l'alto e il basso)
V0x = 0
V0y != 0
Vx = 0
Vy = V0y - gt
x = 0
y = h + V0y t - 1/2 gt2
Tempo per arrivare a terra lo trovo ponendo y = 0
Lancio verso l'alto: hMAX = h + V02/2g
t = V0/g -> quando si arresta il corpo
Caso 3. Lanci obliqui
V0x != 0 = cosθ . V0
V0y != 0 = senθ . V0
Vx = V0 cosθ
Vy = V0 senθ - gt
Gittata xG = V02/g sen(2α) -> gittata MAX (45°) = V02/g
h parabola = V02 sen2α/2g = V0y2/2g
t volo = 2V0 senα/g
|V| = sqrt(Vx2 + Vy2)
modulo velocità