Capitolo Il moto in una dimensione

Il moto rettilineo uniforme

Il moto più semplice è quello che ha luogo su una retta a velocità costante.

Un corpo si muove con moto rettilineo uniforme quando si sposta lungo una retta con velocità costante.

In un moto rettilineo uniforme la velocità non cambia col passare del tempo. Comunque si scelga un intervallo Δt, la velocità media \( \overline{{v}} \) del corpo è sempre la stessa ed è uguale alla velocità istantanea v.

Poiché la velocità è costante, gli spostamenti Δs sono proporzionali agli intervalli di tempo Δt in cui avvengono. Infatti, per la definizione di velocità secondo l’equazione (1) si ha:

\[ {{v}}\;=\frac{\mathrm{\Delta}{{s}}}{\mathrm{\Delta}{{t}}} \]

e quindi

 Δs = vΔt

Quanto?Quanto è lungo un battito di ciglia?

La luce viaggia a 300 000 km/s. Nella durata di un battito di ciglia, circa 0,2 s, la luce copre una distanza

  s = (3 ⋅ 108 m/s) (2 ⋅ 10–1 s) = 6 ⋅ 107 m

cioè 60 000 km, una volta e mezza la circonferenza terrestre.

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Il moto rettilineo uniforme

La legge oraria del moto rettilineo uniforme

Le caratteristiche del moto uniforme sono contenute nella sua equazione oraria.

Se un corpo si muove lungo una retta con velocità costante v e all’istante t0 = 0 s occupa la posizione t3, al generico istante t la sua posizione è data dalla formula

s = s0 + vt

 

detta legge oraria del moto rettilineo uniforme.

Per dimostrare la (3), consideriamo un corpo che si muove di moto rettilineo uniforme dalla posizione iniziale s0 all’istante t0 e che raggiunge la posizione s nel generico istante t. In queste ipotesi, Δs = ss0 e Δt = tt0 e l’equazione (2) diviene:

ss0 = v(tt0)

Se poniamo t0 = 0 s, si ha

s − s0 = vt

da cui si ottiene la (3):

s = s0vt


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Il moto rettilineo uniforme

Il grafico spazio-tempo del moto rettilineo uniforme

La velocità è la pendenza del grafico spazio-tempo: se la velocità è costante allora anche la pendenza del grafico spazio-tempo è costante. L’unica curva che ha pendenza costante è la retta. Quindi

il grafico spazio-tempo di un moto rettilineo uniforme è una retta.

Le caratteristiche fisiche della legge oraria s = s0 + vt corrispondono a proprietà geometriche del suo grafico spazio-tempo:

  • la posizione s0 all’istante t = 0 s è l’ordinata del punto di intersezione fra la retta e l’asse verticale;
  • la velocità v è la pendenza della retta; la pendenza è positiva se il corpo si muove nel verso positivo dello spostamento, è negativa se si muove con verso opposto.
  1Il corpo si muove con velocità 0,5 m/s nel verso positivo dello spostamento. Nell’istante t = 0 s la sua posizione è +1 m rispetto all’origine.
  2Il corpo si muove con velocità −0,6 m/s nel verso negativo dello spostamento. Nell’istante t = 0 s la sua posizione è +5 m rispetto all’origine.
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