fisica: sintesi del moto circolare e approfondimento della visualizzazione vettoriale

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@ -152,15 +152,15 @@ dimostrare le seguenti equazioni:
\end{dcases} \end{dcases}
\end{equation} \end{equation}
\section{Il moto circolare uniforme} \section{Il moto circolare}
Definendo alcune grandezze fisiche in modo analogo a come vengono Definendo alcune grandezze fisiche in modo analogo a come vengono
proposte nel m.u.a., è possibile riproporre le equazioni \ref{eq:mua} proposte nel m.u.a., è possibile riproporre le equazioni \ref{eq:mua}
mediante l'impiego di grandezze esclusivamente angolari. mediante l'impiego di grandezze esclusivamente angolari.
\subsection{Le equazioni del moto circolare uniforme} \subsection{Le equazioni del moto circolare}
Si definiscono dunque le seguenti grandezze: Si definiscano dunque le seguenti grandezze:
\begin{itemize} \begin{itemize}
\item $\theta$ in funzione del tempo \item $\theta$ in funzione del tempo
@ -192,49 +192,30 @@ le analoghe seguenti:
Oltre all'accelerazione tangenziale, direttamente proporzionale a Oltre all'accelerazione tangenziale, direttamente proporzionale a
quella lineare, è possibile definire anche un altro tipo di quella lineare, è possibile definire anche un altro tipo di
accelerazione: \textbf{l'accelerazione centripeta} ($a_c$), diretta dal accelerazione: l'\textbf{accelerazione centripeta} ($a_c$), diretta dal
corpo verso il centro della circonferenza sulla quale questo muove. corpo verso il centro della circonferenza sulla quale questo muove.
Questo tipo di accelerazione è costante nel moto circolare uniforme Questo tipo di accelerazione è costante nel moto circolare uniforme
ed è calcolata mediante le seguente equazione: ($\alpha=0$) ed è calcolata mediante le seguente equazione:
\begin{equation} \begin{equation}
a=\frac{v^2}{r} a_c=\frac{v^2}{r}
\label{eq:acc_c} \label{eq:acc_c}
\end{equation} \end{equation}
\begin{proof} Qualora non ci si riferisse ad un moto circolare uniforme,
La velocità può essere espressa vettorialmente nella seguente l'accelerazione centripeta non sarà costante, ma variabile in
forma $\vec{v}(-v\sin(\theta),v\cos(\theta))$, mentre funzione della velocità con la quale si muove il corpo.
le funzioni trigonometriche possono essere sostituite utilizzando
le coordinate del punto ed il raggio della circonferenza su cui
si muove il corpo secondo le seguenti relazioni:
\begin{equation*}
\begin{dcases}
\cos(\theta)=\frac{x}{r} \\
\sin(\theta)=\frac{y}{r}
\end{dcases}
\end{equation*}
Perciò, derivando la velocità, si ottiene l'accelerazione
nella seguente forma:
\begin{equation*}
\vec{a}=(-\frac{v}{r}\cdot v_y, \frac{v}{r}\cdot v_x)
\end{equation*}
Computando il modulo dell'accelerazione e tenendo Inoltre, vale la seguente relazione:
conto che $v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}$, si ottiene
il risultato desiderato:
\begin{equation*} \begin{equation}
a=\frac{v^2}r a=\sqrt{a_t^2 + a_c^2}
\end{equation*} \label{eq:acc_moto_cir}
\end{equation}
\end{proof}
\newpage Nel caso del moto circolare uniforme, l'unica
accelerazione agente sul corpo è quindi quella centripeta.
\subsection{Il moto circolare visualizzato vettorialmente} \subsection{Il moto circolare visualizzato vettorialmente}
@ -263,16 +244,17 @@ Per visualizzare in modo più intuitivo, ma anche più formale, il
moto circolare, è possibile costruire un sistema di riferimento moto circolare, è possibile costruire un sistema di riferimento
basandosi su alcune assunzioni. basandosi su alcune assunzioni.
Basandosi sul figura \ref{fig:moto_circolare}, assumiamo Basandosi sulla figura \ref{fig:moto_circolare}, assumiamo
$\vec{d\theta} = d\theta \cdot \hat{z}$, attraverso cui $\vec{d\theta} = d\theta \cdot \hat{z}$, attraverso cui
possiamo concludere che $\vec{\omega}=\frac{\vec{d\theta}}{dt}$ è anch'esso possiamo concludere che $\vec{\omega}=\frac{\vec{d\theta}}{dt}$ è anch'esso
parallelo a $\hat{z}$. parallelo a $\hat{z}$.
Inoltre, $d\vec{r}$ deve essere perpendicolare a $\vec{r}$, e, poiché Inoltre, $d\vec{r}$ deve essere perpendicolare sia a $\vec{r}$ che
appartiene al piano $O_{xy}$, $d\vec{r}$ deve essere perpendicolare anche a $\vec{\omega}$, poiché appartiene al piano $O_{xy}$. \\ \\ \\
a $\vec{\omega}$.
Perciò è possibile riscrivere $d\vec{r}$ nella seguente forma: Perciò è possibile riscrivere $d\vec{r}$ nella seguente forma, tenendo
conto che il suo modulo è pari a $d\theta \cdot \norm{r}$ (ovvero
l'arco di circonferenza percorso per $d\theta$):
\begin{equation*} \begin{equation*}
d\vec{r}=\frac{d\theta \cdot \norm{r}}{\lVert \vec{w} \times d\vec{r}=\frac{d\theta \cdot \norm{r}}{\lVert \vec{w} \times
@ -317,4 +299,8 @@ Nel moto circolare uniforme, ove $\vec{\alpha}=0$, infatti l'accelerazione
centripeta è costante (vd. eq. \ref{eq:acc_c}) e l'accelerazione tangenziale centripeta è costante (vd. eq. \ref{eq:acc_c}) e l'accelerazione tangenziale
è nulla (quindi $\vec{a}=\vec{a_c}$). è nulla (quindi $\vec{a}=\vec{a_c}$).
Attraverso questa visualizzazione del moto, è possibile ricavare tutte
le formule proposte all'inizio della sezione (ed è soprattutto
possibile giustificare l'equazione \ref{eq:acc_moto_cir}).
\end{document} \end{document}
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