G.M. - Edile-Architettura 2004/05 Applicaz ione Un quadretto uguale 10km. Unautomobile viaggia verso...

G.M. - Edile-Architettura 2004/05

Applicazione

• Un quadretto uguale 10km.

Un’automobile viaggia verso est per 50 km, poi verso nord per 30 km e infine in direzione di 30° a est rispetto al nord per 25 km.Si disegni il diagramma dei vettori e si determini lo spostamento totale dell’auto dal punto di partenza.

x

y


Applicazione

Sono date le componenti di 4 vettori a,b,c,d. Determinare per ciascuno di essi l’angolo formato con l’asse delle x:1) ax=3 ay=32) bx=-3 by=-33) cx=-3 cy=34) dx=3 dy=-3 x

y

(1)(3)

(2) (4)


Applicazione

Il vettore b sommato al vettore a da per risultato 6.0ux+1.0uy. Se si sottrae b da a il risultato è -4.0ux+7.0uy. Quant’è il modulo il modulo di a.


Applicazione

La lancetta dei minuti di un orologio misura 12.0 cm dal suo perno all’estremità libera. Qual è lo spostamento della sua estremità A) da 15 a 30 minutiB) nella successiva mezzoraC) nella successiva oraD) calcolare la velocità angolare media ed istantaneaE) calcolare la velocità media nel caso AF) il modulo della velocità istantanea e dell’accelerazione.


Applicazione

Un cannone lancia un proiettile con una velocità iniziale vo=60m/s ad un angolo di 60° rispetto all’orizzontale. Determinare, trascurando la resistenza dell’aria,

la distanza dal punto di partenza del punto di atterraggio del proiettile (gittata). la velocità di impatto al suolola durata del motol’altezza massima raggiunta dal proiettile. il tempo impiegato per raggiungerla.il valore dell’angolo per il quale la gittata è massima ed il valore della gittata. la gittata quando l’angolo è di 30°.il raggio di curvatura alla massima altezza.

• Introdurre il sistema di riferimento– Asse x orizzontale

– Asse y verticale

– vo contenuta nel piano xy

– Origine nel punto di lancio

• Il corpo sarà soggetto all’accelerazione di gravità

60°

x

y

vo

Condizioni iniziali


Applicazione

• Il moto avviene nel piano xy

• Le equazioni parametriche della traiettoria:

60°

x

y

vo

Per ottenere l’equazione della traiettoria y(x) bisogna eliminare

il tempo


Applicazione


Applicazione

la distanza dal punto di partenza del punto di atterraggio del proiettile (gittata).

G è massima quandosen2o è massimo:

2o=90° o=45°


Applicazione

La durata del moto

Troviamo gli istanti di tempo in cui il proiettile è al suolo y=0

La velocità all’impatto t=t2

La componente y della velocità ha cambiato di segnoIl modulo della velocità di impatto è vo


Applicazione

l’altezza massima raggiunta dal proiettile ed il tempo necessario per raggiungerla.

Quando il punto si trova nel punto più alto della traiettoria vy=0

La gittata massima

La gittata per o=30°


Applicazione

Moto del proiettile


Applicazione

Determinazione del raggio di curvaturaIn ogni punto della traiettoria l’accelerazione è g. In generale essa ha una Componente tangente ed una normale alla traiettoria. Nel punto di massima Altezza ha solo la componente normale. Pertanto:


Applicazione

Un corpo percorre un tratto orizzontale AB: in A ha velocità v1 ed in B ha velocità v2 minore di v1 in quanto tra A e B l’accelerazione vale –kv, con k=2.3 s-1. Dopo B il punto prosegue nel vuoto e tocca il suolo in D. Si ha AB=b=2.14 m, BC=h=1.5 m, CD=d=1.35 m. calcolare il valore di v1.

A B

C D

v1 v2Il moto dopo B sarà quello del proiettile, introducendo un sistema di riferimento con origine in C, asse x lungo CD e asse y lungo CB, tenendo conto delle condizioni iniziali (xo=0, yo=h,vox=v2, voy=0), si avrà:

Calcoliamo il tempo di caduta imponendo y=0 (si osservi che solo la soluzione positiva è quella valida)

La velocità v2 può essere ottenuta studiando il moto lungo l’asse x e sapendo che in questo tempo il punto materiale ha raggiunto il punto D:

Nel tratto AB il moto è rettilineo smorzato: se scriviamo la velocità come funzione della posizione:


Applicazione

Un corpo percorre un tratto orizzontale AB: in A ha velocità v1 ed in B ha velocità v2 minore di v1 in quanto tra A e B l’accelerazione vale –kv, con k=2.3 s-1. Dopo B il punto prosegue nel vuoto e tocca il suolo in D. Si ha AB=b=2.14 m, BC=h=1.5 m, CD=d=1.35 m. calcolare il valore di v1.

A B

C D

v1 v2Semplificando v da ambo i membri

Sommando membro a membro su tutti gli intervalli dt

All’istante iniziale il punto materiale si trova in A ed ha velocità v1, all’istante finale t il punto materiale si trova in B con velocità v2


Applicazione

Disponendo di un cannone che riesce a scagliare i proiettili con una velocità di 82m/s, a quale “alzo” (angolo rispetto all’orizzontale) si deve puntare il cannone per colpire la sommità di un campanile distante 500 m dal cannone e alto 30 m?

Utilizzando un sistema di riferimento con origine nella posizione del cannone, asse x orizzontale diretto verso il campanile e asse y verticale, le coordinate del bersaglio sono:

Le equazioni parametriche del moto del proiettile tenendo conto delle condizioni iniziali sono:

L’equazione della traiettoria, eliminando il tempo tra le due, sarà:Che può essere messa in questa forma:

x

y


Applicazione


Elaborando ulteriormente

Imponendo che il proiettile passi per il bersaglio diventa:

Che è una equazione di secondo grado in tanrisolvendo:


Applicazione


Elaborando ulteriormente

Le eventuali soluzioni dipendono dalla quantità sotto radice


Applicazione


Nel nostro caso

G.M. - Automazione-Informatica B 2004/05


Applicazione

Il treno veloce francese, TGV, compie viaggi ad una velocità media di 216 Km/h. Se abborda una curva a questa velocità e la massima accelerazione centripeta accettabile dai passeggeri è 0.050g, qual è il minimo raggio ammissibile per le curve dei binari.Se una curva ha un raggio di 1.00 km, a quale valore deve essere ridotta la velocità per rispettare il limite di accelerazione consentito?


Applicazione

Un punto materiale si muove con una velocità costante v=5m/s lungo una traiettoria rettilinea parallela all’asse y posta a distanza di 50 cm da esso. Si supponga che all’istante iniziale il punto materiale si trovi sull’asse x, ossia con y =0.Man mano che il punto materiale si muove sulla traiettoria rettilinea cambia anche l’angolo formato dal vettore posizione r(t) con l’asse delle x : determinare la velocità angolare in funzione del tempo.Determinare in funzione del tempo la componente radiale della velocità e quella trasversa.

x

y

v

r

a

Considerando le condizioni iniziali, la legge oraria diventa:

Ma la coordinata y è anche data da:

La componente y della velocità, vo, sarà data da:

Da cui possiamo ricavare la velocità angolare:


Applicazione


x

y

v

r

a

Esprimendo il cos in funzione di a e di y si ottiene:

Il vettore posizione si può esprimere:

Il suo versore vale:


Applicazione


x

y

v

r

a

Mentre il versore trasverso, perpendicolare al versore del vettore posizione, vale:

Applicazione

• Consideriamo un sistema di riferimento legato alla strada con l’origine O coincidente con l’ultimo incrocio e l’asse x lungo la strada rettilinea orientato nel verso del moto dei due veicoli.

• Le rispettive leggi orarie saranno:

Un camion ed un’automobile percorrono una strada rettilinea a velocità costante (va=80km/h, vc=60km/h). Come appare il moto dell’automobile rispetto al camion?

• Per studiare il moto dell’automobile rispetto al camion, consideriamo un secondo sistema di riferimento con l’origine O’ coincidente con il camion e l’asse x’ diretto come l’asse x (vxO’=vc).

• Possiamo applicare le trasformazioni di GalileiSi tratta di un moto che avviene lungo l’asse x’ (rettilineo) a velocità costante data da va- vc. Alla stessa conclusione si arriva usando le trasformazioni della velocità.


x’

Applicazione

• Consideriamo il sistema di riferimento Oxyz fermo rispetto al suolo co n l’asse x diretto lungo la strada e il sistema O’x’y’z’ fermo rispetto al guidatore.

• il sistema O’x’y’z’ si muove con velocità costante rispetto al sistema Oxyz

• Possiamo applicare le trasformazioni di Galilei:

La neve sta cadendo verticalmente ad una velocità costante di 8 m/s. A quale angolo rispetto alla verticale sembrano cadere i fiocchi di neve per il guidatore di un auto che viaggia a 50 km/h?

• La velocità dei ficchi di neve rispetto alla macchina (sistema O’x’y’z’ ) sarà: x

y

O

y’

O’

Applicazione

Una persona ferma sul marciapiede della stazione spara un proiettile perpendicolarmente ai binari mentre sta transitando un treno alla velocità di 40km/h. La velocità di uscita del proiettile dalla canna della pistola è di 100 m/s. Il proiettile entra ed esce dal treno lasciando due fori nei finestrini posti sui lati opposti del treno senza diminuire apprezzabilmente la sua velocità. Qual è la distanza del foro di uscita del proiettile dal punto direttamente opposto al foro di ingresso se il treno è largo 2 m?


Applicazione

Un fiume largo 200 m ha una corrente che scende a velocità uniforme di 1.1 m/s verso est attraverso al giungla.Un esploratore vuole lasciare la sua radura posta sulla sponda sud per raggiungere la riva nord con la sua barca a motore capace di navigare a velocità costante di 4.0 m/s rispetto all’acqua.Sulla riva nord c’è un’altra radura situata a 82 m più a monte rispetto al punto posto di fronte alla posizione iniziale dell’esploratore.In quale direzione occorre puntare la barca per raggiungere la radura sulla sponda opposta con una traversata in linea retta?Quanto dura questa traversata?

x

y

O

G.M. - Automazione-Informatica B 2004/05

G.M. - Edile-Architettura 2004/05 Applicaz ione Un quadretto uguale 10km. Unautomobile viaggia verso...

Documents

Transcript of G.M. - Edile-Architettura 2004/05 Applicaz ione Un quadretto uguale 10km. Unautomobile viaggia verso...