Corso di Fisica: UNITÀ 1.3 – Cinematica
📘 UNITÀ 1.2 – Cinematica
Obiettivi formativi:
- Descrivere i vari tipi di moto in termini di spazio, tempo e velocità
- Leggere e tracciare grafici del moto
- Riconoscere moto uniforme, accelerato e circolare nella vita quotidiana
✏️ Introduzione narrativa
Immagina di camminare lungo una strada rettilinea, sempre con lo stesso passo. Oppure pensa a una bicicletta che scende da una collina, accelerando. Ora visualizza una ruota panoramica che gira lentamente nel parco giochi. In tutti questi casi stai osservando delle forme di moto: rettilineo uniforme, accelerato e circolare. La cinematica è la parte della fisica che descrive questi movimenti, senza chiedersi perché avvengano. Non servono laboratori o strumenti complessi: basta osservare, misurare e rappresentare.
📌 Contenuti chiave
🚶 1. Moto Rettilineo Uniforme (MRU)
Nel MRU un oggetto si muove lungo una linea retta, percorrendo distanze uguali in tempi uguali. Non cambia velocità, non cambia direzione. È come camminare lungo un marciapiede sempre alla stessa andatura.
Formula fondamentale: s = v × t
Dove:
- s = spazio percorso (in metri)
- v = velocità (in m/s)
- t = tempo (in secondi)
Esempio: Se un'auto viaggia a 60 km/h, quanti chilometri percorre in 2 ore? Basta moltiplicare: 60 × 2 = 120 km.
⛰️ 2. Moto Rettilineo Uniformemente Accelerato (MRUA)
In questo caso l'oggetto cambia velocità nel tempo, ma lo fa con regolarità. La velocità cresce (o diminuisce) sempre della stessa quantità ogni secondo. È il caso di un oggetto che cade da una certa altezza o di una macchina che accelera quando parte da ferma.
Formule utili:
- v = v₀ + a × t
- s = v₀ × t + ½ × a × t²
Dove:
- v = velocità finale
- v₀ = velocità iniziale
- a = accelerazione
- t = tempo
Esempio: Un’auto parte da ferma e accelera di 2 m/s². Dopo 5 secondi, a quale velocità viaggia? Risposta: v = 0 + 2 × 5 = 10 m/s.
🎡 3. Moto Circolare Uniforme (MCU)
Un oggetto si muove lungo una circonferenza con velocità costante. Anche se la velocità (modulo) non cambia, la direzione varia continuamente. È il caso della ruota di una bicicletta, della Luna intorno alla Terra, o di una giostra.
Grandezze caratteristiche:
- Velocità angolare (ω): indica quanto velocemente ruota un corpo – si misura in radianti/secondo.
- Periodo (T): tempo impiegato per fare un giro completo.
- Frequenza (f): giri al secondo.
Relazioni: ω = 2π / T oppure v = ω × r
📊 4. Grafici spazio-tempo e velocità-tempo
I grafici sono strumenti potentissimi per rappresentare il moto:
- Nel grafico spazio-tempo (s-t), una linea retta indica MRU. Una curva crescente mostra accelerazione.
- Nel grafico velocità-tempo (v-t), una linea orizzontale indica velocità costante (MRU), una retta obliqua indica accelerazione costante (MRUA).
Leggere un grafico è come leggere una storia del movimento.
⏱️ 5. Accelerazione e velocità angolare
L’accelerazione misura il cambiamento della velocità nel tempo. Si esprime in m/s². La velocità angolare invece descrive la rotazione: quante volte (o radianti) al secondo un oggetto compie un giro.
Esempio pratico: se una ruota completa 1 giro in 2 secondi, la sua velocità angolare sarà: ω = 2π / 2 = π rad/s.
🔧 Attività pratiche
- Esperimento 1 – Calcola la tua velocità:
Cammina per 10 metri e cronometra il tempo. Poi usa: v = s / t. Ripeti più volte e confronta i risultati. - Esperimento 2 – Osserva il moto di una ruota:
Filma una ruota di bicicletta o di un carrello da supermercato. Descrivi se la rotazione è regolare, accelerata o irregolare. - Esperimento 3 – Crea un grafico di caduta:
Lascia cadere una pallina lungo una rampa inclinata e misura il tempo a intervalli regolari. Traccia un grafico spazio-tempo. Che forma ha?
📈 Prova di passaggio – Autovalutazione
Per verificare le tue competenze e passare all'unità successiva, rispondi a queste domande:
- Un’auto percorre 120 km in 2 ore. Qual è la sua velocità media?
- Un corpo parte da fermo e accelera di 3 m/s² per 4 secondi. Qual è la sua velocità finale?
- Disegna un grafico velocità-tempo per un MRUA con v₀ = 0 e a = 2 m/s². Descrivi il grafico.
- Un oggetto ruota con velocità angolare costante ω = 4 rad/s. Qual è il periodo di rotazione?
- Osserva un esempio reale di MRU e descrivilo in almeno 4 righe.
🎯 Se riesci a risolvere almeno 4 esercizi su 5, sei pronto per affrontare l'unità 1.3 – Dinamica!
🔗 Prosegui con: UNITÀ 1.3 – Dinamica
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