Capitolo Il moto in una dimensione

Il grafico velocità-tempo

Durante un Gran Premio gli ingegneri analizzano l’andamento della velocità di una moto in funzione del tempo. I dati telemetrici inviati dalla moto vengono organizzati in un grafico velocità-tempo, in cui l’asse dei tempi è orizzontale e l’asse delle velocità è verticale. 

Ogni punto del grafico velocità-tempo dà la velocità della moto nell’istante di tempo corrispondente. Per esempio, nell’istante t = 1,6 s dopo la partenza la velocità della moto è circa 18 m/s.

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Il grafico velocità-tempo

Pendenza e accelerazione media

Nel grafico spazio-tempo la pendenza corrisponde alla velocità. In modo analogo si può affermare che:

l'accelerazione media in un certo intervallo di tempo è uguale alla pendenza della retta che congiunge i due punti del grafico velocità-tempo corrispondenti agli estremi di quell'intervallo.

Per esempio, fra gli istanti tA = 0,45 s e tB = 1,3 s la velocità passa da vA = 3,0 m/s a vB = 16 m/s. La pendenza della retta passante per i punti A e B del grafico velocità-tempo è proprio l’accelerazione media fra gli istanti tA e tB:

\[ \overline{{a}}=\frac{{16}\,{{\mathrm{m}}\hspace{1pt}}{/}{\mathrm{s}}-{3,\!0}\,{{\mathrm{m}}\hspace{1pt}}{/}{\mathrm{s}}}{{1,\!3}\,{\mathrm{s}}-{0,\!45}\,{\mathrm{s}}}=\frac{{13}\,{{\mathrm{m}}\hspace{1pt}}{/}{\mathrm{s}}}{{1,\!2}\,{\mathrm{s}}}={15}\,{{{\mathrm{m}}\hspace{1pt}}{/}{\mathrm{s}}}^{2} \]

 

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Il grafico velocità-tempo

Pendenza e accelerazione istantanea

L’accelerazione media calcolata in intervalli di tempo sempre più piccoli e contenenti T tende a diventare l’accelerazione nell’istante T. Nel grafico velocità-tempo, le secanti tendono a diventare la tangente al grafico nel punto di ascissa T.

L'accelerazione all'istante T è la pendenza della tangente al grafico velocità-tempo nel suo punto di ascissa T.

 

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Il grafico velocità-tempo

Decelerazione e grafico velocità-tempo

Un corpo decelera quando l’accelerazione ha segno opposto rispetto alla velocità. In questi casi, il corpo rallenta, cioè la sua velocità diminuisce in valore assoluto.

1L’accelerazione è negativa e la velocità è positiva .  
2L’accelerazione è positiva e la velocità è negativa.   
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Il grafico velocità-tempo

Spostamento e grafico velocità-tempo

Consideriamo il grafico velocità-tempo di un corpo che si muove con velocità costante v. L’accelerazione è nulla, quindi la pendenza è zero e il grafico è una retta orizzontale. 

Lo spostamento Δs del corpo nell’intervallo Δt è Δs = vΔt. Notiamo che vΔt è l’area sotto il grafico velocità-tempo del corpo. Questo è un risultato che vale in generale per qualsiasi tipo di moto:

lo spostamento di un corpo durante un intervallo di tempo Δt = t2 − t1 è uguale all'area della parte di piano sotto il grafico velocità-tempo fra gli istanti t1 e t2.

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