Cinematica

Spieghiamo cosa sia la cinematica, quali studi, i suoi principi e diamo diversi esempi

Il cinematico studia il movimento della palla del paniere. Un modello semplice suppone che sia una particella rappresentata dal suo centro di massa

Cos'è la cinematica?

IL cinematica È il ramo della fisica classica che si occupa solo della descrizione del Movimento dei corpi, senza tenere conto delle interazioni che hanno causato questo movimento.

Il movimento di un corpo in generale può decomporsi in due: Un movimento di traduzione e uno di rotazione. Ma se l'oggetto è abbastanza piccolo, quasi curato fino a un certo punto, allora il movimento è solo traslazionale, motivo per cui il concetto di particella è utile in fisica.

In fisica, una particella è un punto materiale, cioè un punto di pasta. La descrizione del movimento di un ampio corpo può essere complessa, ma è abbastanza semplificata se consideriamo un punto chiamato centro di massa, poiché questo punto si comporta come se l'intera massa fosse concentrata in esso.

Se l'oggetto è simmetrico e omogeneo, il centro di massa coincide con il suo centro geometrico.

Ad esempio, il movimento traslazionale della luna rispetto alla terra è il movimento del punto centrale della luna. Allo stesso modo, se volevi descrivere il movimento di una palla da basket, è sufficiente descrivere il movimento del suo centro di pasta, un punto che rappresenta il movimento traslazionale dell'intera palla.

Principi cinematici

La cinematica traslazionale è la descrizione del movimento di un punto di pasta materiale M, Chiamato "la particella".

Per individuare la particella richiede Un sistema di riferimento, vale a dire un punto da cui si osserva la particella.

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Tre assi reciprocamente perpendicolari, chiamati assi cartesiani, che servono a definire la posizione di un punto nello spazio attraverso un sistema di coordinate passano attraverso il sistema di riferimento attraverso un sistema di coordinate.

Oltre al sistema o al frame di riferimento, sono definite le seguenti magnitudini cinematiche, con cui viene descritto il movimento:

• La posizione della particella, in un certo momento di osservazione, è il vettore che inizia dall'origine del sistema di riferimento e va nella sua posizione. Questo vettore dipende dalle coordinate dello spazio, che a loro volta dipendono dal tempo.
• Velocità È la prossima quantità di interesse del film, che è una misura del cambiamento di posizione per unità di tempo. Realizza quanto è veloce o variabile il movimento.
• Accelerazione, definito come il cambio di velocità per unità di tempo. Nella meccanica classica, l'accelerazione è proporzionale alla forza netta sulla particella, essendo la costante di proporzionalità per la propria massa.

Tipi di movimento in cinematica

In cinematica, i tipi di movimento sono classificati in base alla traiettoria e al valore di accelerazione. In questo modo si distinguono i seguenti tipi di movimento:

1. Movimento rettilineo uniforme (MRU): Quando la traiettoria è una linea retta e l'accelerazione è zero.
2. Movimento rettilineare uniformemente accelerato (MRUA): Se la particella segue una linea retta e l'accelerazione è costante e parallela a velocità.
3. Movimento rettilineare uniformemente ritardato (MRUR): Quando la traiettoria è una linea, ma i punti di accelerazione nella direzione contrariamente alla velocità.
4. Movimento parabolico: È un movimento sul piano verticale che si traduce in una traiettoria parabolica e si verifica quando un oggetto viene gettato nell'aria. Il movimento parabolico è la sovrapposizione di un movimento rettilineo orizzontale uniforme e un movimento verticale accelerato.
5. Movimento circolare uniforme (MCU): Si verifica quando la particella si muove su un cerchio, descrivendo gli archi uguali in tempi uguali.
6. Movimento circolare uniformemente accelerato (MCUA): È quello che si verifica quando la particella si muove su un cerchio, in modo che l'arco viaggiato aumenti nel tempo seguendo una legge quadratica.

Può servirti: onde longitudinali: caratteristiche, differenze, esempi Nel movimento rettilineo uniforme, il cellulare percorre le pari distanze in tempi uguali, come notato nella figura

Esempi di cinema

Velocità e velocità

La velocità è la misura con cui cambia la posizione di un oggetto. In pochi termini precisi, si può dire che un'auto va più veloce di un'altra se la sua posizione cambia più nello stesso periodo.

La velocità è il quoziente della distanza percorsa tra il tempo usato per percorrere quella distanza.

Ad esempio, due auto sportive vanno, una gialla e le altre auto rosse.

Un osservatore sulla riva della strada misura il tempo impiegato a ciascuno per percorrere una sezione di 500 m e ha scoperto che l'auto gialla ha impiegato un tempo di 10 s, mentre il rosso ha preso 25 s.

Quindi, la velocità dell'auto gialla è:

500 m/10 s = 50 m/s = 180 km/h

Mentre l'auto rossa ha una velocità di:

500 m/25 s = 20 m/s = 72 km/h

L'osservatore è sicuro che l'auto gialla vada più veloce del rosso. Tuttavia, per conoscere la velocità delle auto è anche necessario conoscere la direzione del movimento.

Se l'osservatore stabilisce che da sinistra a destra è la direzione positiva e l'auto gialla va in quella direzione, la sua velocità sarà +180 km/h.

Ma se l'auto rossa arriva nella direzione opposta, la sua velocità sarà di -72 km/h.

Velocità istantanea e velocità media

Quando gli oggetti si muovono possono avere variazioni immediate nella loro velocità, in effetti, è la situazione più comune.

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Ad esempio, in un istante dato il tachimetro di un'auto da 50 km/h, ma gradualmente il suo valore scende fino a 0 km/h a causa di un semaforo rosso. Quindi la luce cambia in verde e il tachimetro inizia a salire a un valore di 40 km/h e rimane così fino a quando l'auto si ferma di nuovo.

In un caso come questo, la velocità sta cambiando in ogni momento.

Se il percorso precedente era stato effettuato in un tempo totale di 60 minuti e la distanza totale percorsa era di 20 km, la velocità media era:

20 km/ 60 min = 20 km/ 1 h = 20 kph.

Ma a parte questo, la velocità media non informa le variazioni che si sono verificate nel frattempo.

Accelerazione

L'accelerazione è la variazione di velocità per unità di tempo. La velocità può cambiare a causa di variazioni in:

• La velocità
• La direzione
• entrambi allo stesso tempo

Gli oggetti che cadono nell'esperienza di caduta libera, dal momento che in ogni momento la loro velocità è in aumento. L'accelerazione dei corpi sulla superficie terrestre è approssimativamente G = 10 m/s², il che significa che la velocità durante l'autunno aumenta di 10 m/s per ogni secondo trascorso.

Ad esempio, un oggetto che viene rilasciato dal riposo per 2 secondi di caduta acquisisce una velocità di 20 m/s, essendo la distanza di riduzione di 20 metri.

Ma se la caduta si verifica per 4 secondi, acquisirà una velocità di 40 m/se la distanza percorsa durante la sua discesa è ovviamente maggiore: 80 m.