Moto e velocità media – Spiegazione

Concetti generali

La cinematica è quella disciplina che si occupa di studiare e descrivere il moto dei corpi, senza però soffermarsi sulle loro cause, compito della dinamica.
Entrambe queste discipline, infine, rientrano in quella della meccanica.

Prima di tutto, quando si studia il moto di un corpo, considerato anche come punto materiale poiché è piccolo in confronto alla distanza da percorrere, è bene tenere presente che si tratta di un concetto relativo: infatti, non esistono corpi completamente “in moto” oppure “in quiete”.
Quindi, per stabilire se un corpo si trova in una di queste due condizioni, è necessario fissare un sistema di riferimento, un corpo che si assume come fermo e partendo dal quale si capisce se quello studiato è in moto (quando assume posizioni diverse in confronto a questo, col passare del tempo) oppure in quiete (non assume posizioni diverse rispetto a tale col passare del tempo).

Molto spesso ci si riferisce a un sistema di riferimento cartesiano, con due assi tra loro perpendicolari, un metro per misurare le distanze e un cronometro per gli intervalli di tempo.

Velocità media e grafico spazio-tempo
La velocità media è il valore medio della velocità che un corpo assume mentre percorre una certa distanza in un determinato intervallo di tempo.
Si misura trovando il rapporto tra la stessa distanza e l’intervallo di tempo impiegato, nella seguente formula:


Δs s2 – s1
Vm = ---------- = ----------
Δt t2 - t1

dove Δs e Δt indicano lo spostamento e l’intervallo di tempo; si tratta di differenze tra il valore finale e quello iniziale, come testimoniato dal simbolo Δ (delta), che in greco significa proprio “differenza”:

Δs = s2 - s1 —> posizione finale - posizione iniziale
Δt = t2 - t1 —> istante di tempo finale - istante di tempo iniziale

Le unità di misura più utilizzate sono km/h e m/s, con quest’ultima posta nel S.I.; inoltre, nel calcolo del valore di questa grandezza tutto dipende dallo spazio percorso: gli istanti di tempo sono per forza positivi (non si può tornare indietro, almeno non in questi contesti), mentre per le distanze questo è possibile nel caso, fissato un sistema di riferimento, ci si stia muovendo tracciando una semiretta “ideale” di verso opposto a quello del sistema di riferimento, come nell’esempio [foto 1, in allegato]; invece, algebricamente tutto ciò si verifica quando Δs è negativo, quindi quando s1 > s2.

Le posizioni successive che un corpo assume via via col passare del tempo sono raffigurate nel grafico spazio-tempo; tuttavia, questo indica solo le posizioni occupate dal corpo, non la traiettoria (linea che unisce le sue posizioni successive, un esempio è dato dalla scia che uno sciatore lascia mentre si sta muovendo)!
Si pongono sull’asse delle ascisse i vari istanti di tempo, mentre su quello delle ordinate le successive posizioni; tale grafico è anche utile per calcolare la velocità media di un corpo: fissati due punti, si prendono i corrispettivi istanti di tempo e posizioni assunte dal corpo e alla fine si rapportano. Ecco un esempio [foto 2, in allegato]:

Δs s2 - s1 (20 - 5) m 15 m
Vm = ---------- = ---------- = -------------- = --------- = 2,5 m/s
Δt t2 - t1 (8 - 2) s 6 s
In questo caso il valore trovato indica anche il coefficiente angolare (o pendenza) del segmento in questione.