Appunti di Fisica - Cinematica

Moto rettilineo uniforme

Il moto più semplice e, allo stesso tempo, più astratto che possiamo immaginare è il moto rettilineo uniforme. Un punto materiale si muove di moto rettilineo uniforme quando la sua traiettoria è una retta e la sua velocità è costante.

In questo tipo di moto non si pone la necessità di distinguere la velocità media dalla velocità istantanea: la velocità infatti è sempre la stessa, in qualunque intervallo di tempo e in qualunque posizione.

Ad esempio, il moto di un treno che percorre un lungo tratto ferroviario senza rallentamenti è un esempio di moto che, limitatamente a un certo intervallo di tempo, può essere trattato come se fosse un moto rettilineo uniforme.

Esempio del trenino elettrico

Consideriamo ora la locomotiva di un trenino elettrico che si muove con velocità costante su una rotaia. Seguiamo il moto del trenino facendo scattare il cronometro (t = 0 s) e osserviamo che la locomotiva transita davanti al semaforo (s = 1,34 m) nell’istante t = 5,0 s; successivamente transita sotto un ponte (s = 1,70 m) nell’istante t = 8,0 s.

Determinazione della velocità

Nella figura a lato è rappresentato il grafico relativo al moto della locomotiva. Nel piano cartesiano riportiamo il tempo t in ascissa e la posizione s in ordinata e tracciamo i punti corrispondenti alle due coppie di dati: (5,0 s, 1,34 m) e (8,0 s, 1,70 m). Visto che la locomotiva si muove con velocità costante, possiamo unire i due punti con un tratto rettilineo; ora prolunghiamo il tratto rettilineo fino a intersecare l’asse delle ordinate: dato che la linea retta rappresenta un moto a velocità costante, questo prolungamento corrisponde a tracciare la semiretta che descrive il moto rettilineo uniforme a partire dall’istante in cui ha avuto inizio l’osservazione (t = 0).

Notiamo che la semiretta interseca l’asse delle ordinate nel punto s = 0,74 m; ciò significa che nell’istante t = 0, la posizione della locomotiva si trova a 0,74 m rispetto all’origine. Ammettendo che la locomotiva del trenino si muova sempre con velocità costante v = 0,12 m/s, in ogni istante t la sua posizione è determinata sommando s = 0,74 m alla distanza percorsa, cioè s = 0,74 m + 0,12 m/s * t.

Legge oraria del moto rettilineo uniforme

In generale, quella che abbiamo ricavato prende il nome di legge oraria del moto rettilineo uniforme e può essere espressa con la relazione seguente:

Se decidiamo di far coincidere l’origine del nostro sistema di riferimento con l’istante in cui inizia il moto uniforme, ne deriva che s = 0 e pertanto la relazione precedente diventa...