Quando i proiettili si muovono nel mondo come lo conosciamo, si muovono attraverso lo spazio tridimensionale, tra punti che possono essere descritti in termini di coordinate in un (X, sì, z) sistema. Quando le persone studiano questi proiettili in movimento, siano essi oggetti in una competizione sportiva come palle da baseball o militari multimiliardari aereo, vogliono sapere come certi dettagli isolati sul percorso di quell'oggetto attraverso lo spazio, non l'intera storia da ogni letterale angolo in una volta.
I fisici studiano le posizioni delle particelle, il cambiamento di quelle posizioni nel tempo (cioè la velocità) e come questo cambiamento di posizione stesso cambia nel tempo (cioè l'accelerazione). A volte, la velocità verticale è l'elemento di particolare interesse.
Nozioni di base sul movimento dei proiettili
La maggior parte dei problemi in fisica introduttiva sono trattati come aventi componenti orizzontali e verticali, rappresentati daXesìrispettivamente. La terza dimensione di "profondità" è riservata ai corsi avanzati.
Con questo in mente, il movimento di qualsiasi proiettile può essere descritto in termini della sua posizione (X, sìo entrambi), velocità (v) e accelerazione (unog, l'accelerazione di gravità), il tutto rispetto al tempo (t), indicato da pedice. Per esempio,vsì (4) rappresenta la velocità verticale (cioè nelsì-direzione) al tempot= 4 secondi dopo che la particella inizia a muoversi. Allo stesso modo, un pedice di 0 significat= 0 e ti dice la posizione iniziale o la velocità del proiettile.
Normalmente, è sufficiente fare riferimento alla corretta o equazione o equazione tra le classiche equazioni di Newton del moto del proiettile:
v_{0x}= v_x \\ x = x_0+ v_xt
(Le due espressioni precedenti sono solo per il movimento orizzontale).
y = y_0 + \frac{1}{2}(v_{0y}+ v_y) t
v_y= v_{0y} − gt
y = y_0+ v_{0y}t − \frac{1}{2}gt
v_y^2 = v_{0y}^2 + 2g (y − y_0)
- Velocità vs. Velocità:Nota che la velocità è semplicemente un numero che non tiene conto della direzione di una particella, mentre la velocità è più specifica e includeXesìinformazione.
Equazione della velocità verticale: moto del proiettile
Quale formula di velocità verticale selezionare dall'elenco sopra quando si cerca di determinare la velocità verticale (rappresentata davy0, che è la velocità al tempot= 0, ovsì, la velocità verticale in un tempo non specificatot) dipenderà dal tipo di informazioni fornite all'inizio del problema.
Ad esempio, se ti viene datosì0 esì(la variazione totale della posizione verticale trat= 0 e il tempo di interesse), è possibile utilizzare la quarta equazione nell'elenco sopra per trovarev0 anni, la velocità verticale iniziale. Se invece ti viene dato il tempo trascorso per un oggetto in caduta libera, puoi calcolare sia quanto è caduto sia la sua velocità verticale in quel momento usando altre equazioni.
- Nota che in tutti questi problemi, gli effetti del mondo reale della resistenza dell'aria vengono ignorati.
- Gli oggetti in caduta libera hanno un valore negativo perv, poiché "downward" è negativosì-direzione.
Movimento in un cerchio verticale
Immagina di far oscillare uno yo-yo o un altro piccolo oggetto su una corda in un cerchio davanti a te, con il cerchio tracciato dall'oggetto esattamente perpendicolare al pavimento. Si nota che l'oggetto rallenta quando raggiunge la parte superiore dell'oscillazione, ma si mantiene la velocità dell'oggetto appena sufficiente a mantenere la tensione nella corda.
Come avrai intuito, esiste un'equazione fisica che descrive questo tipo di movimento circolare verticale. In questo tipo dicentripetamoto (circolare), l'accelerazione necessaria per mantenere tesa la corda èv2/ r, dovevè la velocità centripeta erè la lunghezza del filo tra la tua mano nell'oggetto.
Risolvendo per la velocità verticale minima nella parte superiore della corda (doveundeve essere uguale o maggiore dig) dàvsì = (gr)1/2, nel senso che la velocità non dipende affatto dalla massa dell'oggetto e solo dalla lunghezza del filo
Calcolatore di velocità verticale
Puoi avvalerti di una varietà di calcolatori online per aiutarti a risolvere problemi di fisica che si occupano in qualche modo di a componente verticale dello spostamento, e quindi avere un proiettile con velocità verticale che potresti voler trovare a a tempo a disposizionet. Un esempio di tale sito web è fornito nelle Risorse.
