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Come superare l'esame di fisica

Esercizi 5 e 6 Cinematica

Esercizio 5

 

Un punto materiale si muove in un piano secondo le seguenti leggi :

X(t) = 1,7 t – 1,2 t

Y(t) = – 4,6 + 2,8 t

Trovare la velocita’ V e l’equazione cartesiana della traiettoria.

Abbiamo le equazione dei moti componenti X(t) e Y(t), da queste, per derivazione possiamo passare alle componenti della velocita’ semplicemente derivandole

\displaystyle{\mathbf{v_x =\frac{dx}{dt}=- 1,2}}.

\displaystyle{\mathbf{v_y=\frac{dy}{dt}=2,8}}.

Per avere V basta applicare Pitagora

\displaystyle{\mathbf{v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}=3,04 m/s}}

L’equazione cartesiana e’ quella che ci da’ Y in funzione di X. E’ un’equazione atemporale, ossia dove non compare la variabile tempo. Ricaviamo allora t ad esempio dalla prima e la sostituiamo nella seconda, in tal modo abbiamo eliminato il tempo

\displaystyle{\mathbf{t=-\frac{x-1,7}{1,2}}}.

\displaystyle{\mathbf{y=-4,6+2,8\left(-\frac{x-1,7}{1,2}\right )}}.

\displaystyle{\mathbf{y=-2,3x-0,63}}.

Che e’ l’equazione di una retta.

 

Esercizio 6

Un punto materiale si muove lungo l’asse x con legge oraria

X(t) = 50 t + 10 t2

trovare

– La velocita’ media dopo 3 s
-La velocita’ istantanea per t = 3s

-L’accelerazione istantanea per t = 3s

La velocita’ media non e’ altro che la variazione dello spazio nella variazione del tempo

\displaystyle{\mathbf{v_m = \frac{\Delta{ x}}{\Delta{t}}}}

In 3s percorre uno spazio pari a

X(3) = 50 x 3 + 10 x (3)2 = 240 m

Vm = 240/3 = 80 m/s

Per la velocita’ istantanea dobbiamo ricordare che

\displaystyle{\mathbf{v = \frac{dx}{dt}}}

dobbiamo derivare lo spazio, ossia fare la derivata di X(t) = 50 t + 10 t2

\displaystyle{\mathbf{v = 50 + 20 t = 50 + 20\times 3 = 110 m/s}}

Per trovare l’accelerazione deriviamo la velocita’

\displaystyle{\mathbf{a = \frac{dv}{dt} = \frac{d(50+20 t)}{dt} = 20 m/s^2}}