Rafael lancia una pallina da tennis
Categoria: FISICA | MOTO RETTILINEO | CADUTA LIBERA
Rafael lancia una pallina da tennis verticalmente con una velocità iniziale di 11 m/s.
1. Dopo 2,0 s dal lancio a che altezza di trova?
2. In tale istante sta salendo o scendendo?
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 Rafael che lancia una pallina da tennis verticalmente. Imponiamo innanzitutto le condizioni del sistema di riferimento: origine nel punto di lancio, direzione verticale e asse di riferimento rivolto verso l’alto. Determiniamo poi l’altezza a cui si trova la pallina dopo 2,0 secondi scrivendone la legge oraria. A questo punto, non ci resta che calcolare il tempo impiegato a salire fino alla massima altezza. Trovato ciò, possiamo confrontare il valore con i 2,0 secondi dell’esercizio e stabile quindi se la pallina sta salendo o scendendo.
Impongo le condizioni del sistema di riferimento: origine nel punto di lancio, direzione verticale e asse di riferimento rivolto verso l’alto.
Determino l’altezza a cui si trova la pallina dopo 2,0 secondi scrivendone la legge oraria:
$$h=h_0+v_0t-\frac{1}{2}gt^2=v_0t-\frac{1}{2}gt^2=$$
$$=11\frac{m}{s}\times2,0s-\frac{1}{2}\times9,8\frac{m}{s^2}\times(2,0s)^2=$$
$$=2,4m$$
Calcolo ora il tempo di salita, ricordando che al raggiungimento dell’altezza massima la velocità si annulla:
$$0=v_0-gt_{salita}$$
da cui:
$$t_{salita}=\frac{v_0}{g}=\frac{11\frac{m}{s}}{9,8\frac{m}{s^2}}=1,1s$$
Dal momento che 2,0 secondi è maggiore del tempo di salita, significa che in quell’istante la pallina sta scendendo.
