IL cinematica è l'area della Fisica che studia il movimento senza, però, considerare le cause di questo movimento.
In questo campo, studiamo principalmente il moto rettilineo uniforme, il moto rettilineo uniformemente accelerato e il moto circolare uniforme.
Approfitta delle domande commentate per chiarire tutti i tuoi dubbi su questo contenuto.
Esercizi risolti
domanda 1
(IFPR - 2018) Un veicolo viaggia a 108 km/h su un'autostrada, dove la velocità massima consentita è di 110 km/h. Toccando il cellulare del conducente, dirotta incautamente la sua attenzione sul telefono per 4 secondi. La distanza percorsa dal veicolo durante i 4 s in cui si è mosso senza l'attenzione del conducente, in m, è stata pari a:
a) 132.
b) 146.
c) 168.
d) 120.
Alternativa corretta: d) 120
Considerando che la velocità del veicolo è rimasta costante durante i 4s, utilizzeremo l'equazione oraria del movimento uniforme, ovvero:
y = y0 + v.t
Prima di sostituire i valori, dobbiamo trasformare l'unità di misura della velocità da km/h a m/s. Per farlo basta dividere per 3.6:
v = 108: 3,6 = 30 m/s
Sostituendo i valori troviamo:
y - y0 = 30. 4 = 120 m
Per saperne di più, vedi anche: Movimento uniforme
Domanda 2
(PUC/SP - 2018) Attraverso un guanto di riduzione in PVC, che farà parte di un tubo, passeranno 180 litri di acqua al minuto. I diametri interni di questo manicotto sono 100 mm per l'ingresso dell'acqua e 60 mm per l'uscita dell'acqua.
Determinare, in m/s, la velocità approssimativa alla quale l'acqua lascia questo guanto.
a) 0,8
b) 1.1
c) 1.8
d) 4.1
Alternativa corretta: b) 1.1
Possiamo calcolare il flusso nella tubazione dividendo il volume del liquido per il tempo. Tuttavia, dobbiamo trasferire le unità al sistema internazionale di misurazioni.
Quindi, dovremo trasformare i minuti in secondi e i litri in metri cubi. Per questo utilizzeremo le seguenti relazioni:
- 1 minuto = 60 s
- 1 l = 1 dm3 = 0,001 m3180 l = 0,18 m3
Ora possiamo calcolare il flusso (Z):
Per trovare il valore della velocità dell'acqua in uscita, utilizziamo il fatto che il flusso è uguale all'area del tubo moltiplicata per la velocità, ovvero:
Z = A v
Per fare questo calcolo, dobbiamo prima conoscere il valore dell'area di output e per questo useremo la formula per l'area di un cerchio:
A =. R2
Sappiamo che il diametro di uscita è pari a 60 mm, quindi il raggio sarà pari a 30 mm = 0,03 m. Considerando il valore approssimato di π = 3.1 e sostituendo questi valori, abbiamo:
A=3.1. (0,03)2 = 0,00279 m2
Ora, possiamo trovare il valore della velocità sostituendo il valore del flusso e dell'area:
Per saperne di più, vedi anche: Formule di fisica
Domanda 3
(PUC/RJ - 2017) Dal suolo, una palla viene lanciata verticalmente con velocità v e raggiunge un'altezza massima h. Se la velocità di lancio viene aumentata di 3v, la nuova altezza finale massima raggiunta dalla palla sarà: (Trascurare la resistenza dell'aria)
a) 2h
b) 4h
c) 8:00
d) 9:00
e) 16h
Alternativa corretta: e) 16h
L'altezza raggiunta dalla palla può essere calcolata utilizzando l'equazione di Torricelli, ovvero:
v2 = v02 - 2.g.h
L'accelerazione di gravità è negativa quando la palla sta salendo. Inoltre, la velocità quando la palla raggiunge la sua altezza massima è uguale a zero.
Quindi, nella prima situazione, il valore di h si troverà facendo:
Nella seconda situazione, la velocità è stata aumentata di 3v, ovvero la velocità di lancio è stata modificata in:
v2 = v + 3v = 4v
Quindi, nella seconda situazione, l'altezza raggiunta dalla palla sarà:
Alternativa: e) 16h
Per saperne di più, vedi anche: Movimento rettilineo uniformemente variato
domanda 4
(UECE - 2016 - 2° fase) Si consideri un sasso in caduta libera e un bambino su una giostra che ruota con velocità angolare costante. Riguardo al movimento della pietra e del bambino, è corretto affermare che
a) l'accelerazione del sasso varia e il bambino ruota con accelerazione nulla.
b) il sasso cade con accelerazione nulla e il bambino ruota con accelerazione costante.
c) l'accelerazione in entrambi è nulla.
d) entrambi subiscono accelerazioni di modulo costanti.
Alternativa corretta: d) entrambi subiscono accelerazioni modulo costanti.
Sia la velocità che l'accelerazione sono grandezze vettoriali, cioè sono caratterizzate da grandezza, direzione e direzione.
Perché una quantità di questo tipo possa subire una variazione, è necessario che almeno uno di questi attributi subisca delle modifiche.
Quando un corpo è in caduta libera, il suo modulo di velocità varia uniformemente, con accelerazione costante pari a 9,8 m/s2 (accelerazione di gravità).
Nella giostra, il modulo di velocità è costante, tuttavia, la sua direzione è variabile. In questo caso il corpo avrà un'accelerazione costante e punterà al centro della traiettoria circolare (centripeta).
Vedi anche: Esercizi sul movimento circolare uniforme
domanda 5
(UFLA - 2016) Un sasso è stato lanciato verticalmente verso l'alto. Mentre sta salendo, il
a) la velocità diminuisce e l'accelerazione diminuisce
b) la velocità diminuisce e l'accelerazione aumenta
c) la velocità è costante e l'accelerazione diminuisce
d) la velocità diminuisce e l'accelerazione è costante
Alternativa corretta: d) la velocità diminuisce e l'accelerazione è costante
Quando un corpo viene lanciato verticalmente verso l'alto, vicino alla superficie terrestre, subisce l'azione di una forza gravitazionale.
Questa forza ti dà un'accelerazione di modulo costante pari a 9,8 m/s2, direzione verticale e direzione verso il basso. In questo modo il modulo di velocità decresce fino a raggiungere il valore pari a zero.
domanda 6
(UFLA - 2016) La figura in scala mostra i vettori di spostamento di una formica, che, uscendo dal punto I, ha raggiunto il punto F, dopo 3 min e 20 s. Il modulo del vettore di velocità media del movimento della formica in questo percorso era:
a) 0,15 cm/s
b) 0,25 cm/s
c) 0,30 cm/s
d) 0,50 cm/s
Alternativa corretta: b) 0,25 cm/s
Il modulo del vettore velocità media si trova calcolando il rapporto tra il modulo del vettore spostamento e il tempo.
Per trovare il vettore di spostamento, dobbiamo collegare il punto iniziale al punto finale della traiettoria della formica, come mostrato nell'immagine seguente:
Nota che il suo modulo può essere trovato facendo il teorema di Pitagora, poiché la lunghezza del vettore è uguale all'ipotenusa del triangolo indicato.
Prima di trovare la velocità, dobbiamo trasformare il tempo da minuti a secondi. Essendo 1 minuto pari a 60 secondi, abbiamo:
t = 3. 60 + 20 = 180 + 20 = 200 s
Ora, possiamo trovare il modulo di velocità facendo:
Vedi anche: cinematica
domanda 7
(IFMG - 2016) A causa di un grave incidente avvenuto in una diga di sterili di minerali, una prima ondata di questi sterili, più veloce, ha invaso un bacino idrografico. Una stima per la dimensione di questa onda è lunga 20 km. Un tratto urbano di questo bacino idrografico è lungo circa 25 km. Supponendo in questo caso che la velocità media alla quale l'onda passa attraverso il canale del fiume è 0,25 m/s, il il tempo totale di passaggio dell'onda attraverso la città, conteggiato dall'arrivo dell'onda nel tratto urbano, è nel:
a) 10 ore
b) 50 ore
c) 80 ore
d) 20 ore
Alternativa corretta: b) 50 ore
La distanza percorsa dall'onda sarà pari a 45 km, cioè la misura della sua estensione (20 km) più l'estensione della città (25 km).
Per trovare il tempo di passaggio totale utilizzeremo la formula della velocità media, in questo modo:
Tuttavia, prima di sostituire i valori, dobbiamo trasformare l'unità di velocità in km/h, quindi il risultato trovato per il tempo sarà in ore, come indicato nelle opzioni.
Effettuando questa trasformazione abbiamo:
vm = 0,25. 3,6 = 0,9 km/h
Sostituendo i valori nella formula della velocità media, troviamo:
domanda 8
(UFLA - 2015) Il fulmine è un fenomeno naturale complesso, con molti aspetti ancora sconosciuti. Uno di questi aspetti, appena visibile, si verifica all'inizio della propagazione della scarica. La scarica dalla nube al suolo inizia in un processo di ionizzazione dell'aria dalla base della nube e si propaga in fasi chiamate fasi consecutive. Una telecamera fotogramma al secondo ad alta velocità ha identificato 8 passaggi, 50 m ciascuno, per una scarica specifica, con registrazioni a intervalli di tempo di 5,0 x 10-4 secondi per passo. La velocità media di propagazione della scarica, in questa fase iniziale chiamata leader a gradini, è di
a) 1,0 x 10-4 SM
b) 1,0 x 105 SM
c) 8,0 x 105 SM
d) 8,0 x 10-4 SM
Alternativa corretta: b) 1.0 x 105 SM
La velocità media di propagazione si troverà facendo:
Per trovare il valore di s, basta moltiplicare 8 per 50 m, poiché ci sono 8 passi da 50 m ciascuno. Così:
s = 50. 8 = 400 mt.
Poiché l'intervallo tra ogni passaggio è 5.0. 10-4 s, per 8 passi il tempo sarà pari a:
t = 8. 5,0. 10-4 = 40. 10-4 = 4. 10-3 S
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