Velocità, tesina

Tesi finale

Luca Sciarpa

Classe V cl

Istituto d’Istruzione Superiore A. Volta

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Anno scolastico 2010 - 2011

Tema della velocità in generale pag. 3

Record del mondo di velocità pag. 4

Sport in cui la velocità è fondamentale pag. 5

Espressione fisica della velocità e degli attriti pag. 7

Riferimenti storici al periodo del futurismo:

Il fascismo pag. 21

Velocità analizzata dal punto di vista artistico

Letterario: il futurismo pag. 26

Fascismo in relazione allo sport pag. 43

Teoria dell’oltre-uomo di Nietzsche pag. 46

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La velocità nella vita dell’uomo….

L’uomo nel corso degli anni è apparso sempre più vincolato da un fattore che ha caratterizzato e ridefinito il suo modo di vivere e la velocità.

L’ambiente che lo circonda:

I treni ad alta velocità, gli aerei, la possibilità di comunicare rapidamente utilizzando cellulari e computer o l’opportunità di conoscere in tempo reale quanto accade nel mondo tramite i media ne sono l’espressione concreta.

Anche la vita domestica, si è “velocizzata” con l’uso di forni a microonde, robot da cucina o elettrodomestici di vario tipo.

Persino il mondo della ristorazione non è rimasto insensibile alla velocità quando ha visto nascere numerose catene di fast food.

A partire dalle rivoluzioni industriali, infatti, la velocità portata dall’uso dei nuovi macchinari ha reso possibile produrre molto in poco tempo.

Da allora, la velocità, è diventata un vero e proprio obiettivo, una necessità.

Fin dall’invenzione della prima automobile l’uomo ha studiato nuove tecniche per potenziare i motori riuscendo a migliorarne le prestazioni e raggiungendo velocità insperate.

In tempi relativamente recenti sono stati segnati record tuttora imbattuti come è accaduto nel 1997 quando l’inglese Andy Green è riuscito a superare la barriera del suono raggiungendo una velocità di 1223,65 km/h.

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Record del mondo di velocità

Dal 1898 al 1947

Dal 1983 in poi

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La velocità è una delle tante espressioni, di evasione, un modo per non sentirsi prigionieri della monotonia; la possibilità di sentirsi anche se per breve tempo invulnerabili.

Il fascino della velocità ha da sempre toccato da vicino e coinvolto anche il mondo dello sport diventando uno scopo da perseguire per molti atleti.

Riuscendo a migliorare la velocità un atleta prova una sensazione di benessere e di soddisfazione.

Naturalmente ciò è frutto di impegno, determinazione e sacrificio ma l’obiettivo raggiunto ripaga le fatiche.

Molti sportivi hanno provato a raccontare il loro rapporto con la velocità e con le sfide estreme dando una definizione alquanto personale della velocità. Valentino Rossi ha detto: “La velocità è una cosa molto, molto affascinante. Ad alta velocità tutto diventa più difficile e più bello. Più vai forte e più si innalza la soglia dell’eccitazione.

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Se per esempio corri su una pista leggendaria come Assen, in Olanda, ma la fai a 100 all’ora, tutto diventa facile e noioso. Invece, se ti metti a correre a 300 all’ora, le semicurve diventano curve, le buchette diventano bucone, tutto viene estremizzato e ingigantito. E allora diventa bello.”

Franco Pivoli che ha navigato con il trimarano Spirit nel mar Mediterraneo della velocità dice che per lui è fatta di tre parole: “adrenalina, adrenalina, adrenalina”.

Osservando un filmato di una sua impresa dice: “Qui eravamo sui 33 nodi, circa 60 chilometri orari. Stavamo navigando nelle Bocche di Bonifacio, con 50 nodi di vento. Un sacchetto di plastica in mare e si sfascia tutto. È come ritrovarsi a 300 chilometri orari su una Formula 1 senza lo sterzo. Ma a quella velocità le sensazioni… È bestiale. Ti senti in caduta libera, costantemente. Guardi il mare e credi di stare sull’orlo di un precipizio. Sei sempre sulla cresta dell’onda, come fossi in picchiata, con una barca larga 16 metri che pesa 4500 chili e che ha un albero di 700 chili alto 30 metri”.

Andy Green della sua impresa leggendaria e della velocità ha detto: “Sentivo l’urlo tremendo delle onde del vento che si formavano sopra il cockpit, e quando la macchina cominciò a oltrepassare la barriera del suono, ricordo la terra che scorreva sotto di me a una velocità spaventosa. Ogni tre secondi facevo un chilometro. Ma è sta l’esperienza più bella della mia vita”.

Mario Baldi che partecipò alla 24 Ore di Le Mans del 1999 a proposito della velocità disse: “La velocità? È quando perdi completamente il senso del luogo, quando credi di essere in un punto della pista e invece vai talmente veloce che nel momento stesso in cui lo pensi sei già 300 metri più avanti”.

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Espressione fisica della velocità e degli attriti

Indicatore di velocità di un aeromobile di piccole dimensioni.

La velocità…

… In fisica, è definita come il tasso di cambiamento dello spazio in funzione del tempo. La velocità è sempre uno spazio diviso un tempo. Quando non specificato per velocità si intende la velocità istantanea e nel SI (sistema internazionale) si misura in metri al secondo.

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La variazione della velocità è l’accelerazione. E nel linguaggio comune si parla di decelerazione quando la velocità diminuisce.

Velocità media e istantanea

In fisica, la velocità indica la rapidità di moto (modulo), la direzione e il verso di un corpo in movimento. È quindi una grandezza vettoriale che si riduce ad una grandezza scalare in casi particolari come ad esempio nel moto rettilineo uniforme in cui si danno per scontati direzione e verso della velocità e quindi diventa significativo solo il modulo. Tale valore si misura in metri al secondo, in base al Sistema Internazionale.

Generalmente si fa distinzione tra:

Media:

Velocità: rapporto tra lo spostamento e la durata dell’intervallo di tempo impiegato a percorrerlo:

Dove è lo spostamento, e sono i vettori posizione e

t t

Δt = − è l’intervallo di tempo impiegato ad effettuare lo spostamento.

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Velocità scalare

La velocità scalare media è una grandezza scalare ed è definita come lo spazio totale percorso diviso il tempo impiegato:

Rapidità

Talvolta, per analogia con la lingua inglese, si usa il termine rapidità per indicare la velocità in valore assoluto (ovvero il modulo del vettore velocità). In inglese si indica infatti con la rapidità e con la speed velocity velocità in senso vettoriale.

Grafico spazio-tempo e velocità-tempo

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Per studiare dal punto di vista geometrico la velocità è comodo ricorrere a due tipi di grafici, quello spazio-tempo e quello velocità-tempo (illustrati nell’immagine a fianco).

L’esempio mostra un grafico di uno spostamento unidimensionale e si può notare come i due grafici siano tra di loro correlati:

Si vede anzitutto che il grafico dello spostamento presenta concavità verso il basso: questo corrisponde al fatto che il grafico della velocità è decrescente.

t x(t) v(t)

Al tempo il grafico di ha pendenza positiva, per cui è maggiore di zero.

1 1

t x(t) v(t)

Al tempo il grafico di ha pendenza nulla, per cui è nulla.

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t x(t) v(t)

Al tempo il grafico di ha pendenza negativa, per cui è minore di zero.

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L’accelerazione

Rappresenta la variazione di velocità positiva o negativa nell’unità di tempo.

Accelerazione media e accelerazione istantanea

L’accelerazione può essere scritta come:

• Accelerazione media: rapporto tra la variazione di velocità e l’intervallo finito di tempo Δt
• Accelerazione istantanea: limite per l’intervallo di tempo tendente a zero del rapporto che definisce l’accelerazione media, ovvero derivata della velocità rispetto al tempo, ovvero la derivata seconda della posizione rispetto al tempo:

Dove è il vettore spostamento.

Essendo la velocità una grandezza vettoriale, anche l’accelerazione risulta essere una grandezza vettoriale.

Nel caso di moto rettilineo (monodimensionale), anche il vettore accelerazione è monodimensionale.

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Unità di misura m/s²

Nel SI l’accelerazione si esprime in m/s². Sovente è anche espressa in g, dove g rappresenta l’accelerazione gravitazionale terrestre che è pari a circa 9,81 m/s².

Accelerazione e linguaggio: casi comuni

• Andare più velocemente: “accelerare” in senso stretto; accelerazione e velocità presentano stesso verso e direzione.
• Andare più lentamente: “frenare” o “decelerare”: accelerazione e velocità presentano stessa direzione e verso opposto. In fisica questa è spesso chiamata comunque “accelerazione” (ma è più corretto chiamarla decelerazione), anche se diretta in verso opposto alla velocità.
• Cambiare direzione: “girare”, per cui l’accelerazione possiede una componente perpendicolare alla velocità che prende il nome di accelerazione centripeta.

In quest’ultimo caso si ha:

v r

Dove è il modulo della velocità istantanea del corpo ed è il raggio di curvatura della traiettoria.

Attrito (forza d’attrito)

In fisica l’attrito (o forza d’attrito) è una forza dissipativa che si esercita tra due superfici a contatto tra loro e si oppone al loro moto relativo. La forza d’attrito che si manifesta tra superfici in quiete tra loro è detta attrito statico, di tra superfici in moto relativo si parla invece di attrito dinamico.

Tipologia

Secondo l’interpretazione classica, esistono tre diversi tipi di attrito:

Attrito radente

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L’attrito radente è dovuto allo strisciamento (ad esempio, l’interazione tra due superfici piane che rimangono a contatto mentre scorrono l’una rispetto all’altra).

Ci sono diverse interpretazioni sulle cause di questa forza: la meccanica galileiana proponeva come causa dell’attrito radente le asperità tra le superfici a contatto; studi più recenti hanno invece dimostrato che l’attrito radente è dovuto soprattutto a fenomeni di adesione (legami chimici) tra le molecole che compongono le superfici a contatto.

Si esercita tra le superfici di corpi solidi a contatto ed è espresso dalla formula: coefficiente di attrito

F μ

Dove è la forza di attrito radente, il coefficiente di attrito radente e la componente perpendicolare al piano di appoggio della risultante delle forze agenti sul corpo. Per un corpo

F

Appoggiato su un piano orizzontale è semplicemente uguale a p, forza peso del corpo; per un corpo appoggiato su un piano inclinato di un angolo rispetto all’orizzontale risulta invece

α

Il coefficiente d’attrito è una grandezza adimensionale e dipende dai materiali delle due superfici a contatto e dal modo in cui sono state lavorate. Esso corrisponde al rapporto tra la forza di attrito tra due corpi (F ) e la forza che li tiene in contatto ( ). Il

r μ

coefficiente di attrito statico è sempre maggiore o uguale al

rs

μ

coefficiente d’attrito dinamico per le medesime superfici. Dal

rd

punto di vista microscopico, esso è dovuto alle forze di interazione tra gli atomi dei materiali a contatto. Questo implica che la forza necessaria al primo distacco (cioè per far sì che i corpi inizino a strisciare) è superiore a quella necessaria a tenerli in strisciamento. La forza di attrito, definita dalla prima delle due

Forza di attrito massima

formule scritte sopra, rappresenta la che si manifesta nel contatto tra due superfici. Se la forza motrice è

F

m

μ F F

minore di, allora l’attrito è pari a e il corpo non si muove;

rs p m

F μ F F

se supera, il corpo inizia a muoversi; per valori di

m rs p m

μ

ancora maggiori, l’attrito (dinamico) è sempre costante e pari a rd

F .

p

Gli studi sull’attrito si devono in gran parte al fisico francese Coulomb che nel XVIII secolo sintetizzò i suoi risultati sperimentali enunciando alcune leggi. Oltre alle formule che portano al suo calcolo, egli notò che l’attrito radente non dipende dalla velocità

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relativa di strisciamento di un corpo sull’altro, almeno se essa è al di sotto di un certo valore (20 m/s) oltre il quale esso inizia a diminuire e che in generale l’attrito non dipende dall’estensione della superficie di contatto tra i due corpi, fintanto che essa non si riduce ad un valore estremamente piccolo (in tale condizione si passa da una forza distribuita ad una concentrata).

Un esempio notevole della validità di queste due ultime leggi si manifesta nei freni. Nel caso di un freno a disco, la forza frenante dipende solo dal coefficiente μ e dalla forza che preme la pastiglia

rd

sul disco, mentre è indipendente dall’estensione dell’area di quest’ultimo (da questa superficie dipende invece il suo logoramento) e dalla velocità di strisciamento tra pastiglia e disco (se non fosse così la frenata non avrebbe sempre la stessa efficacia).

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Alcuni valori del coefficiente di attrito radente

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Attrito volvente