Concetti Chiave
- La dinamica e la cinematica sono due branche della fisica che studiano il moto: la dinamica si focalizza sulle forze, mentre la cinematica analizza il movimento senza considerare le cause.
- Il moto è una trasformazione che indica il cambiamento di posizione di un corpo nel tempo e nello spazio, classificabile in diverse tipologie come rettilineo o circolare.
- Lo spostamento è un vettore che rappresenta il cambiamento di posizione senza considerare il percorso effettivo, con direzione, modulo e verso definiti.
- La velocità media è il rapporto tra lo spostamento e il tempo impiegato, espressa solitamente in metri al secondo (m/s) o chilometri all'ora (km/h).
- Un grafico spazio-tempo rappresenta la relazione tra tempo e spazio: la pendenza della linea indica la velocità, con direzione positiva o negativa a seconda del movimento.
In quest'appunto troverai le definizioni dei concetti di spostamento e velocità media, con un approfondimento sulla realizzazione di un grafico spazio/tempo.
Indice
Le differenze tra cinematica e dinamica e la definizione di moto
La fisica è una disciplina complessa caratterizzata da più branche.
Tra queste ultime, è possibile distinguere la dinamica e la cinematica. Entrambe studiano il moto dei corpi, analizzandolo però da punti di vista differenti. In particolare:
- la dinamica studia il moto dei corpi a partire dalle forze che lo causano nello spazio e nel tempo. Essa si fonda sui tre principi della dinamica, che rispettivamente sanciscono il principio d'inerzia, la famosa formula [math]F=m\cdot a[/math]e la conservazione della quantità di moto e del momento angolare dei sistemi a polo fisso.
- la cinematica, invece, analizza il moto dei corpi in modo più quantitativo, senza indagarne le cause
Uno dei concetti fondamentali della cinematica è il moto. Il moto è una trasformazione a seguito del quale un punto materiale o un corpo cambia posizione nel tempo e nello spazio. In relazione alla complessità del tipo di traiettoria seguita e dei profili di velocità mantenuti, i moti possono essere uniformi o accelerati, rettilinei o circolari, periodici etc. A seconda della tipologia di moto, è possibile ottenere una legge oraria cioè una legge attraverso cui è possibile calcolare la posizione di un punto materiale in funzione del tempo, permettendo così di ottenere grandezze importanti come lo spostamento, la velocità, l'accelerazione etc.
Cosa sono lo spostamento e la velocità media
Lo spostamento è un vettore che ha quindi una direzione (ossia la retta su cui giace), un modulo (che ne rappresenta l'intensità) e un verso. Nel moto rettilineo la direzione è sempre una retta.
Per quanto riguarda il verso, esso sarà positivo se lo spostamento è in avanti (destra del piano cartesiano) e sarà invece negativo se lo spostamento è all’indietro (sinistra del piano cartesiano).
Lo spostamento non misura la lunghezza del cammino percorso ma solo da dove a dove mi sono spostato, non le posizioni intermedie.
Per quanto riguarda la velocità media, essa è una grandezza vettoriale che mette in relazione spostamento e tempo. È il rapporto tra lo spostamento compiuto e l’intervallo di tempo impiegato a percorrere tale distanza.
In termini matematici, la velocità media
è calcolata come
. Da tale formula si evince che l'unità di misura della velocità media sia
.
Nella vita di tutti i giorni, capita però di usare come unità di misura i
. Qualora in un esercizio di fisica siano presenti dati aventi quest'ultima unità di misura, è conveniente riscriverli utilizzando le unità di misura suggerite dal sistema MKS.
Per passare da
a
si moltiplica per
, mentre per passare da
a
si divide per
.
La formula precedentemente introdotta è la formula diretta per il calcolo della velocità. All'interno di un esercizio di fisica potrebbe essere richiesto di calcolare lo spostamento o l'intervallo di tempo impiegato avendo note le altre due grandezze. In tal caso ad essere applicate sono le formule inverse, ossia:
Come realizzare un grafico spazio tempo in poche mosse
Il grafico spazio-tempo è un grafico in cui sull’asse
troviamo il tempo e sull’ asse
lo spazio. La linea che si ottiene è la rappresentazione della velocità. Quando la linea va verso l’alto la velocità sarà positiva, se la linea va verso il basso sarà negativa.
Il segno della velocità è coerente con quello dello spostamento: se la velocità è positiva lo spostamento avviene in avanti, se invece è negativa esso avviene all'indietro. Più la retta è pendente più la velocità è maggiore.
Per ulteriori approfondimenti sullo spostamento e la velocità media vedi anche qua
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza principale tra cinematica e dinamica?
- Come si definisce lo spostamento in fisica?
- Come si calcola la velocità media?
- Qual è l'importanza del grafico spazio-tempo?
- Come si convertono le unità di misura della velocità tra [math]\frac{m}{s}[/math] e [math]\frac{km}{h}[/math]?
La dinamica studia il moto dei corpi a partire dalle forze che lo causano, mentre la cinematica analizza il moto in modo quantitativo senza indagarne le cause.
Lo spostamento è un vettore con direzione, modulo e verso, che indica il cambiamento di posizione di un corpo senza considerare il percorso intermedio.
La velocità media si calcola come il rapporto tra lo spostamento e l'intervallo di tempo impiegato, espressa matematicamente come [math]V_m = \frac{\Delta s}{\Delta t}[/math].
Il grafico spazio-tempo rappresenta la velocità di un corpo, mostrando come varia lo spostamento nel tempo; la pendenza della linea indica l'entità della velocità.
Per convertire da [math]\frac{m}{s}[/math] a [math]\frac{km}{h}[/math] si moltiplica per 3,6, mentre per convertire da [math]\frac{km}{h}[/math] a [math]\frac{m}{s}[/math] si divide per 3,6.
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