La spiegazione del moto, la cinematica, la differenza con la statica e la dinamica...tutto spiegato dettagliatamente dai nostri tutor

Argomenti trattati:
- Moto di un punto - Moto rettilineo - Grandezze scalari e grandezze vettoriali - Esercizi di Meccanica
- Moti nel piano e nello spazio - Moto di un proiettile - Esercizi sui Moti


E’ a tutti noto cosa significhi il moto di un oggetto: un treno che viaggia sui binari, una foglia che cade, una giostra che gira …sono tutti esempi di movimento, cioè di situazioni in cui si percepisce una qualche variazione nel tempo della posizione di un corpo, o di una parte di esso.



La meccanica è la parte della fisica che descrive il moto (cinematica) degli oggetti, ma anche le cause che ne determinano lo stato di quiete (statica) o di moto (dinamica): ad esempio la cinematica del moto di un proiettile fornisce le leggi che descrivono la posizione del proiettile nel tempo, la dinamica, invece, ci dice perché ciò accade, cioè fa risalire la caduta del proiettile alla forza di gravità.


Per capire come un corpo si muove nel suo insieme, si assume che esso sia schematizzabile come  punto materiale, cioè come oggetto, dotato di massa, di cui si possa trascurare l’estensione spaziale.
La massa è, perciò, l’unica caratteristica che distingue un corpo dall’altro e, come vedremo, è legata all’inerzia (cioè alla difficoltà) con la quale un corpo cambia il suo stato di quiete o di moto uniforme (è ad esempio molto più difficile mettere in moto un camion che una bicicletta, proprio perché il primo è molto più pesante).




Cinematica

Limitiamoci per ora a considerare il moto di un punto.



Innanzitutto occorre definire,  dopo aver fissato un sistema di riferimento, la posizione di un punto.
Nel caso più generale, il punto si muove nello spazio tridimensionale e la sua posizione è data dal vettore s = (x, y, z), dove x, y e z sono le proiezioni del vettore s lungo i tre assi cartesiani, aventi le dimensioni una lunghezza [L], misurati, perciò, nel Sistema Internazionale in metri (m).
L’insieme delle posizioni occupate dal punto istante per istante prende il nome di traiettoria.
In sistemi di riferimento diversi, la traiettoria sarà diversa: ad esempio un punto su una ruota che rotola descrive un moto rotatorio rispetto al sistema di riferimento della ruota, una strana traiettoria detta cicloide, rispetto al terreno. Storicamente, uno dei più grandi successi della fisica fu quello di assumere nella descrizione del moto dei pianeti del sistema solare, un sistema di riferimento solidale con il Sole, anziché con la Terra; infatti, grossomodo, tutti i pianeti girano attorno al Sole quasi indifferenti alla presenza degli altri, e non attorno alla Terra, rispetto alla quale compiono traiettorie molto complicate.




Moto rettilineo
Consideriamo il caso di un punto in moto su una retta: per definire la sua posizione è sufficiente specificare la sua dislocazione rispetto a un punto fisso O, detto origine, scelto sulla retta. Chiamando x tale distanza, diremo che, se il punto si muove, lo spostamento del punto da O è una funzione del tempo x=x(t).
Se al tempo t0 il punto è in x0=x(t0) e al tempo t1 in x1=x (t1), diremo che il punto si è spostato di Δx=x1-x0, in un intervallo di tempo Δt=t2-t1



 


A parità di Δt, maggiore è lo spostamento Δx, maggiore è la rapidità con cui il corpo si è mosso; a parità di spostamento Δx, maggiore è il tempo Δt  impiegato, più piano il punto si sarà mosso.

Una misura della rapidità di movimento è data perciò dalla grandezza velocità media:

Vm = Δx / Δt                          (1)
 
Poiché Δx e Δt si misurano, rispettivamente, in metri (m) e secondi (s), la velocità ha dimensioni [L][T -2sup>] e si misura in ms -1




Sistema in moto

Ordine di grandezza delle velocità tipiche (in m/s)

Sangue nell’aorta

5 x10-1

Uomo a piedi

1-2

Molecole di aria a 20°C

103

Terra rispetto al Sole

5 x104