Un tuffatore esegue un tuffo da fermo
Categoria: FISICA | MOTO RETTILINEO | CADUTA LIBERA
Un tuffatore esegue un tuffo da fermo da un trampolino posto a 3,0 m rispetto alla superficie dell’acqua. Qual è la velocità del tuffatore quando raggiunge la superficie dell’acqua?
1) Moto Rettilineo
Storicamente, il moto è il fenomeno fisico più comune, uno dei primi ad essere studiato e analizzato a fondo. La branca generale della fisica che si occupa di ciò si chiama “meccanica“; essa studia infatti come gli oggetti si muovono, come si comportano in presenza di forze esterne e quali grandezze influenzano il moto stesso. In particolare, in questa unità didattica ci soffermeremo sul moto rettilineo, andando ad analizzare due casi: velocità costante e accelerazione costante.
In questa breve pagina introduttiva specificheremo alcuni concetti essenziali per la comprensione e la spiegazione di ciò che affronteremo successivamente, come ad esempio i sistemi di riferimento, la traiettoria, …
2) Caduta Libera
In questa ultima lezione del capitolo, affrontiamo la caduta libera, ovvero un caso particolare di moto rettilineo uniformemente accelerato.
Analizzeremo tre casi specifici: caduta da un’altezza h con partenza da fermo, lancio verso il basso e lancio verso l’alto. Ovviamente, tutto ciò verrà preceduto da una brevissima parte generale, in cui descriviamo tutte le caratteristiche necessarie per comprendere al meglio l’argomento. È bene specificare che, essendo un caso particolare del moto uniformemente accelerato, è necessario conoscere a menadito quest’ultimo.
In questo esercizio vi è un tuffatore esegue un tuffo da fermo da un trampolino. Orientiamo innanzitutto il sistema di riferimento verso il basso. Scriviamo poi la legge oraria del moto, in maniera tale da poter esprimere il tempo di caduta. Infine, sostituiamo il valore appena trovato all’interno della legge della velocità, così da ricavare l’ultimo dato che ci viene richiesto.
Oriento il sistema di riferimento verticale verso il basso.
Dal testo deduco che il tuffatore comincia la caduta con velocità iniziale nulla:
$$v_0=0$$
Scrivo dunque la legge oraria del moto:
$$h=\frac{1}{2}gt^2$$
da cui ricavo che il tempo di caduta è pari a:
$$t=\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2\times3,0m}{9,8\frac{m}{s^2}}}=0,78s$$
Determino ora la velocità a partire dalla legge della velocità:
$$v=v_0+gt=gt=9,8\frac{m}{s^2}\times0,78s=$$
$$=7,64\frac{m}{s}=7,64\times3,6\frac{km}{h}=28\frac{km}{h}$$
