Transcription
Cinematica, quella parte della fisica che si occupa di cinema. Vi piacerebbe? Cinematica significa movimento e cose che si muovono. Prima di partire, però, un paio di consigli tecnici. Se non siete ancora dei maestri nel dominio dei vettori, andate a farvi una scorpacciata dei nostri video sui vettori, altrimenti tra un paio di minuti sarete tipo "capito?". Secondo, iscriviti al canale e magari lascia una mancia per sostenere questo progetto. Ci sono un sacco di ricompense uniche per i nostri sostenitori, trovi il link in descrizione. Dai, e che iniziamo!
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Lo so che state soltanto aspettando: velocità uguale spazio fratto tempo, accelerazione e altre cose che avete letto nei Baci Perugina. Però, dettate! La prima cosa da fare quando avete a che fare con cose che si muovono è scegliere un sistema di riferimento. Tra poco pioveranno vettori, quindi è importantissimo scegliere in anticipo un verso positivo e un verso negativo per dare un segno ai vettori. Tipo, c'è mio nonno che la domenica mattina si sveglia nella sua casa in centro a Milano, ammira la Madonnina, che prende la sua Panda e va a raccogliere funghi nei boschi di Bergamo. Per questa storia, posso scegliere il mio sistema di riferimento in modo che gli spostamenti da casa del nonno al punto di arrivo siano positivi e quelli da "Fungolandia" a casa siano negativi. Non me l'ha prescritto il medico, sono io che ho scelto così perché mi sembrava più sensato. Potevo anche fare il contrario. D'ora in poi, tutti i vettori che puntano da Milano a Bergamo saranno positivi e quelli da Bergamo a Milano negativi. Questa cosa è importantissima per non fare casini più avanti.
Ma non è finita. Un sistema di riferimento non è soltanto fissare i segni, bisogna anche scegliere un punto di riferimento da cui misurare tutte le distanze. Per mio nonno, il suo punto di riferimento sarà a casa sua, cioè, non ha molto senso misurare le distanze dall'Autogrill di Agrate Brianza. Quindi, sistema di riferimento uguale: segno per i vettori e punto di riferimento per le distanze. Ora potrei spiattellare vi in faccia tutte le formule e tanti saluti, ma per voi sarebbe come leggere una ricetta in coreano. Quindi, prima vi devo dire cosa sono tutte ste lettere. La cinematica ha un set base di grandezze che poi potete combinare per costruire tutti formuloni che volete. La prima grandezza in dotazione è il tempo, che scriverò da qui in poi come "t". La parte divertente, però, arriva adesso. Ecco a voi: il primo! Posizione, spostamento e distanza. Matteo, ma non sono tipo tutti la stessa cosa? Sarebbe come dire a un italiano che la pizza al taglio, la pizza napoletana e la pizza romana sono tutte la stessa cosa. Ti sei appena guadagnato un biglietto di sola andata all'inferno!
La posizione è il vettore, cioè la freccia che collega il punto in cui siete e il punto di riferimento che avete scelto. Se mio nonno sta andando a Bergamo ed è qui, questa è la sua posizione in questo momento, quindi 30 km da Milano verso Bergamo. Lo spostamento, invece, è ancora un vettore che collega il punto di partenza e il punto di arrivo. Vi dico subito che, invece, la distanza è uno scalare, cioè non è una freccia ma è soltanto un numero. Indica quanta strada avete fatto in totale. Milano e Bergamo distano circa 50 chilometri. Quando mio nonno arriva a destinazione, il suo spostamento è questa roba qui: un vettore di modulo 50 chilometri che punta in direzione "Fungolandia". La distanza percorsa è sempre 50 chilometri. Matteo, ma non avevi detto che erano tutte diverse ste cose? È stata! Facciamo che il nonno ha cacciato porcini per tutta la mattina e poi se ne torna a casa. Gli tocca farsi altri 50 chilometri tra andata e ritorno. In totale, quindi, si è fatto 100 km. Ma il suo spostamento a fine giornata non è 100, ma zero, perché il suo punto di arrivo coincide con il suo punto di partenza. Quindi, occhio che spostamento e distanza non sono la stessa cosa.
Vi svelo anche un trucchetto: lo spostamento si può calcolare come differenza tra la posizione finale e la posizione iniziale. Lo spostamento si scrive con questo simbolo strano che si chiama "delta". Tutto insieme, lo spostamento si legge "delta s". Non dovete pensarle come due robe separate, delta s è un blocco unico. In fisica, il simbolo delta indica una differenza tra una quantità finale e una quantità iniziale. Infatti, lo spostamento è posizione finale meno posizione iniziale. Ma passiamo alla prossima grandezza, la più famosa: la velocità. E ho subito una brutta notizia per voi: non esiste una velocità, ne esistono tre. So che voi ci avete in testa sta roba che velocità uguale spazio fratto tempo. Ma in fisica, "spazio" detto così non vuol dire nulla. Poco fa vi ho fatto vedere che ci sono diversi modi di parlare di spazio. Se come spazio intendete spostamento, allora ci avete in mano la velocità vettoriale media, che è spostamento fratto intervallo di tempo delta t. Si chiama vettoriale perché si calcola con lo spostamento, che è un vettore. Se invece come spazio usate la distanza, questa è la velocità scalare media: distanza fratto intervallo di tempo delta t. Nessuna di queste due è meglio dell'altra, si usano un po' entrambe, dipende dalla situazione. E poi c'è la terza: la terza è la velocità istantanea. Non è una velocità media perché non è calcolata su un arco di tempo, è la velocità che avete in un istante di tempo ben preciso. Per dire, se mio nonno sta volando in autostrada per tornare a casa perché se non si perde Atalanta-Milan, la velocità che il tachimetro della sua auto segna è la sua velocità istantanea. Riparleremo della velocità istantanea nella seconda parte del video. Per ora, ricordatevi soltanto che è un vettore, ok? Il nostro set di grandezze cinematiche è completo. Possiamo iniziare a vedere i formulari.
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Questo è il caso facile: è un moto sempre alla stessa velocità, in linea retta, tipo il nonno in autostrada che si tiene fisso sui 150 chilometri all'ora. Formula del moto rettilineo uniforme: posizione finale uguale a posizione iniziale più velocità per tempo. Questa roba di solito viene chiamata legge oraria perché vi dice la vostra posizione in base al tempo. Voglio un esempio col nonno. Rossi, cazzo, il nonno parte da Milano e all'andata va fisso a 80 chilometri all'ora. Usiamo la legge oraria per sapere quanta strada fa in mezz'ora. La posizione iniziale del nonno è zero perché parte da casa. La sua velocità è 80 chilometri all'ora. Il tempo è mezz'ora, quindi la sua posizione dopo 30 minuti è 40 chilometri. Quindi, il nonno si è fatto 40 chilometri di strada. Adesso, però, complichiamoci un pelo la vita. Il nonno si ferma all'autogrill per un caffè e poi riparte da lì per Borgo Fungo. L'autogrill è a 10 chilometri da casa sua. Ora vogliamo sapere dove si trova mezz'ora dopo essere ripartito dall'autogrill. Qui devo fare attenzione perché devo tenere conto che il nonno ora non è partito dal punto di riferimento che avevo scelto, casa sua, ma dall'autogrill. Quindi, aveva già fatto un pezzo di strada. Nella legge oraria, adesso "s" non è vero, perché la posizione iniziale del nonno è 10 km. Quindi, dopo 30 minuti dall'autogrill, il nonno è a 50 chilometri da casa. Se ci siete, passiamo al livello successivo.
La sera prima di andare a funghi, il nonno mi chiamò: "Mi fa, domattina parto alle 6". Il giorno dopo, però, il nonno non parte alle 6 ma alle sei e mezza perché si era messo a fare push-up e si era perso via. Io, però, penso ancora che sia partito alle 6. Se qualcuno alle 8 mi chiede quanta strada ha fatto il nonno, io penso che è in viaggio da due ore, ma in realtà ha mezz'ora di ritardo. Per tenere conto del ritardo, il trucco è modificare la legge oraria aggiungendo un meno t0. Qui t0 è il ritardo. Contando il ritardo di mezz'ora sulle due ore presunte di viaggio, il nonno si è fatto 120 km. Matteo, ma quella velocità c'è lì dentro, che velocità è? Hai appena detto che ce ne sono tre. Quale devo prendere? Nel moto rettilineo uniforme sono tutte uguali, tanto state tenendo sempre la stessa velocità. E il moto accelerato e la velocità istantanea e i grafici del moto? Per tutto il resto, correte alla seconda parte del video, trovi i link anche in descrizione. Ricorda che puoi supportare il canale con una mancia. Questo progetto vive grazie al vostro sostegno. Se trovi i video utili, puoi offrirmi un caffè simbolico e fare la differenza. Ricordati anche di iscriverti, mettere mi piace, dire ai tuoi compagni di classe di vedere le lezioni. Dai, dai, dai, dai, dai! Noi ci vediamo alla prossima. Ciao!