Lo studio del movimento
Capita spesso di vedere dei corpi in movimento come, ad esempio, un’automobile che percorre un’autostrada, le nuvole che passano nel cielo una persona che corre.
La parte della fisica che si occupa dello studio del movimento senza occuparsi delle cause, è la cinematica.
Un corpo è in movimento quando, al trascorrere del tempo, cambia la sua posizione nello spazio.
Punto materiale
Nello studio dei moti, molte volte un qualsiasi corpo viene modellato come un punto materiale: il punto materiale è un ente geometrico privo di dimensioni ma dotato di massa.
In tal modo si semplifica notevolmente il problema: in effetti in molti casi è possibile identificare un corpo esteso con il suo baricentro ai fini della descrizione del suo movimento nello spazio, cogliendone in tal modo gli aspetti essenziali.
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Si pensi ad esempio al moto di rivoluzione di un satellite attorno alla terra: per lo studio del suo moto attorno alla terra, il satellite è rappresentato da un punto materiale.
Il sistema di riferimento
Per studiare il moto dei corpi, occorre prima stabilire un sistema di riferimento rappresentato da assi cartesiani ortogonali sui quali è fissata l’unità di misura delle lunghezze e un orologio per misurare gli intervalli di tempo.
La traiettoria del moto
La traiettoria in genere è una linea complessa che si sviluppa nello spazio a 3 dimensioni.
Si definisce traiettoria la linea descritta da un punto in movimento con il passare del tempo: essa può essere: rettilinea, circolare, parabolica, ellittica, ecc..
Il vettore spostamento è quel vettore che indica la posizione del punto materiale in un determinato istante rispetto all’origine del sistema di riferimento.
Il seguente link Simulazione apre una simulazione che mostra la traiettoria di un punto materiale e lo spostamento tra due punti A e B.
La posizione di un punto e la distanza percorsa
in un moto monodimensionale
Consideriamo il moto di un punto materiale con traiettoria rettilinea; esso può essere descritto mediante una sola coordinata s. E’ un moto monodimensionale.
Fissato l’asse di riferimento degli spostamenti con una propria origine, si ipotizzino i valori riportati nella seguente figura:
Nel tempo iniziale t0, cioè il tempo in cui ha origine il moto, il punto materiale occupa una certa posizione (posizione iniziale s0); a partire da essa esso percorre l’asse s nel verso positivo.
La posizione iniziale S0 è fissata a 2 m dall’origine del sistema di riferimento. Al tempo t=10 s la posizione s = 10 m. Pertanto i dati sono:
t0 = 0 s
S0 = 2 m
t = 10 s
S = 10 m
La variazione di tempo e lo spostamento subito nell’intervallo di tempo considerato sono (∆ = differenza):
∆t = t – t0 = 10 s
∆s = s – s0 = 8 m
La distanza effettiva percorsa ∆s è la differenza tra la posizione finale e quella iniziale.