Corso di Meccanica: Cinematica Lancio di Proiettili

 

🎯 Lancio di Proiettili

Il moto dei proiettili è un moto parabolico che si ottiene combinando:

  • Moto orizzontale → uniforme (velocità costante, nessuna accelerazione).
  • Moto verticale → uniformemente accelerato (accelerazione = gravità).

🔵 Moto Orizzontale

Il proiettile mantiene la sua velocità costante lungo l’asse orizzontale.

Formula del moto uniforme:

\(x = v \cdot t\)

dove:

  • \(x\) = distanza orizzontale percorsa
  • \(v\) = velocità orizzontale (costante)
  • \(t\) = tempo

🔴 Moto Verticale

Il proiettile è soggetto alla gravità. Si tratta quindi di un moto uniformemente accelerato.

Formula:

\(y = u \cdot t + \frac{1}{2} a t^2\)

dove:

  • \(y\) = spostamento verticale
  • \(u\) = velocità iniziale verticale
  • \(a \approx 9,81\ \mathrm{m/s^2}\) verso il basso
  • \(t\) = tempo

Velocità verticale in un certo istante:

\(v_y = u - g \cdot t\)
(All’apice della traiettoria, \(v_y = 0\))


🟢 Scomposizione della velocità iniziale

Se il proiettile viene lanciato con velocità v₀ a un angolo θ rispetto all’orizzontale:

  • Componente orizzontale: \(v_{0x} = v_0 \cdot \cos(\theta)\)
  • Componente verticale: \(v_{0y} = v_0 \cdot \sin(\theta)\)

🟡 Formule utili

  • Tempo di volo totale: \(T = \frac{2 v_{0y}}{g} = \frac{2 v_0 \sin(\theta)}{g}\)
  • Altezza massima: \(h_{\text{max}} = \frac{v_{0y}^2}{2 g} = \frac{v_0^2 \sin^2(\theta)}{2 g}\)
  • Portata massima (distanza orizzontale): \(R = \frac{v_0^2 \sin(2\theta)}{g}\)

✅ Esempio numerico

Un proiettile viene lanciato con velocità iniziale v₀ = 50 m/s ad un angolo di θ = 30°.

  1. Scomposizione della velocità
    \(v_{0x} = v_0 \cos(30^\circ) = 50 \cdot 0.866 \approx 43,3\ \mathrm{m/s}\)
    \(v_{0y} = v_0 \sin(30^\circ) = 50 \cdot 0.5 = 25\ \mathrm{m/s}\)
  2. Tempo di volo
    \(T = \frac{2 v_{0y}}{g} = \frac{2 \cdot 25}{9.81} \approx 5,1\ \mathrm{s}\)
  3. Altezza massima
    \(h_{\text{max}} = \frac{v_{0y}^2}{2 g} = \frac{25^2}{19,62} \approx 31,9\ \mathrm{m}\)
  4. Portata massima
    \(R = v_{0x} \cdot T = 43,3 \cdot 5,1 \approx 221,0\ \mathrm{m}\)

📌 Riepilogo dell’esempio

  • Tempo totale di volo: 5,1 s
  • Altezza massima: 31,9 m
  • Portata (distanza orizzontale): 221 m


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