venerdì 14 ottobre 2016

MOTO PARABOLICO

 

Il moto del proiettile è un esempio di moto parabolico. Anche una pallina che cade da un tavolo è un moto parabolico. In moto di un proiettile si può pensare come la COMPOSIZIONE di un moto accelerato in verticale e di un moto rettilineo uniforme in orizzontale. In ogni istante il vettore velocità si scompone nella componente orizzontale Vₓ che è costante e in quella verticale Vy che varia in modo lineare nel tempo secondo il moto accelerato. Guarda il seguente video:



EQUAZIONE DEL MOTO

 

Un corpo viene lanciato con velocità iniziale v₀ (v₀ₓ,v₀).

Se 𝜶 è l'agolo che v₀ forma con l'orizzontale possiamo scrivere le componenti del vettore v₀ in funzione di 𝜶 :

v₀ₓ=v₀cos𝜶

v₀=v₀sen𝜶

Le equazioni del moto sono (se per t=0 si trova nell'origine degli assi):

NB: se il punto di partenza non si trova nell'origine è sufficiente aggiungere la posizione iniziale xₒ e yₒ.


 

EQUAZIONE DELLA TRAIETTORIA

Dalla prima equazione ricavo il tempo t=x/v₀ₓ e sostituisco nella seconda:

l'equazione che si ottiene è del tipo y=-ax²+bx con a= g/2v²₀ₓ e b=vₒ/v₀ₓ che rappresenta l'equazione di una PARABOLA per l'origine e con concavità verso il basso.  

ALTEZZA MASSIMA

Si trova ponendo vყ=0 (come nel lancio di un grave verso l'alto). Si trova che l'istante corrispondente al momento in cui raggiunge l'altezza massima è t=vₒ/g che sostituito nell'equazione di y fornisce:

e quindi: 

Si può trovare anche con l'equazione della traiettoria ricordando che il vertice di una parabola è y=-𝜟/4a.

TEMPO DI VOLO

E' il doppio del tempo per arrivare nel punto di massima altezza:

GITTATA 

(MAX DISTANZA X DAL PUNTO DI LANCIO)

Si ottiene sostituendo il tempo di volo nell'equazione di x. Si ottiene
 

Quindi la gittata è data da:

In funzione dell'angolo di tiro 𝜶 si ha:


La gittata massima si ottiene per un angolo di 45° quando il prodotto delle componenti della velocità è massimo . (NB: il prodotto di due numeri è massimo quando i due numeri sono uguali) Il valore massimo del seno è 1.

A 45° risulta :



L'esempio più semplice è quello del moto di una pallina lanciata orizzontalmente con una velocità orizzontale v da un tavolo.  Si può  scomporre in due moti distinti: un moto verticale uniformemente accelerato (identico a quello della caduta di un grave)  e un moto rettilineo uniforme in orizzontale con velocità costante vₒ. Guarda il seguente video:


Clicca qui per la versione interattiva con quesiti (serve l'account in Educanon)

L'equazione del moto  rispetto al sistema fissato con l'origine che coincide con il punto di partenza e asse y rivolto verso l'alto è x=v0t per il moto orizzontale e  y=-1/2gt² per il moto verticale. Ricavando t dalla prima equazione : t=x/v0 e sostituendo si ottiene l'equazione della traiettoria
che è del tipo y=ax² con a negativo. E' quindi l'equazione di una parabola con la concavità rivolta verso il basso.
Quanto vale il tempo di caduta se l'altezza del tavolo è h?
Basta porre y=-h e si ricava :
che è lo stesso tempo di caduta in verticale di un grave lasciato cadere dalla stessa altezza h.
Per determinare la gittata (distanza in orizzontale del punto di arrivo a terra  rispetto al punto di partenza) è sufficiente sostituire il tempo di caduta nell'equazione x=vt

file:///C:/Users/selam/AppData/Local/Temp/phet-projectile-motion/projectile-motion_it.html
 
 

 
applet di simulazione (CLICCA QUI)
 
 
VIDEO LEZIONE MOTO PARABOLICO
 
 

 

 

 



PROBLEMI
 



 

 
 
Il video propone un problema di moto parabolico: determinare la velocità iniziale Vo per fare canestro conoscendo la distanza del canestro 5,80m l'altezza H=  3,05m, l'altezza del giocatore h=2,11, la componente y della velocità iniziale Vy=4,29m/s


Il primo a studiare il moto parabolico fu Galileo Galilei. Il video mostra l'apparato sperimentale:


Nel seguente video il famoso esperimento "la scimmia e il cacciatore".   Con quale inclinazione bisogna puntare il fucile in modo da colpire un bersaglio che inizia a cadere nell'istante in cui viene lanciato il proiettile?
La risposta è: lungo la direzione della congiungente fucile - scimmia.

Nell'esperimento del video la scimmia cade nell'istante dello sparo. Sai spiegare perchè il proiettile colpisce la scimmia ?


GIOCHI CON MOTO PARABOLICO
Gioco con il moto parabolico CLICCA QUI (Serve il Java)


In questa pagina trovi una raccolta di simulazioni sul moto parabolico: CLICCA QUI

Puoi simulare il moto di un proiettile variando il vettore volocità iniziale 

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