Cinematica Fisica_1

Moto circolare uniforme

Il moto circolare uniforme è il moto di un punto materiale su una circonferenza con velocità tangenziale costante in modulo.

La velocità di dice tangenziale poiché il vettore $\vec V$ è tangente alla circonferenza, cioè tocca la circonferenza solo in un punto: il suo punto d’applicazione.

Si sottolinea quindi che la velocità del punto è costante in modulo, poiché durante lo spostamento del punto sulla circonferenza varia la direzione della velocità, pertanto non possiamo affermare che $\vec V$ è costante in senso vettoriale.

Per visualizzare il moto seguire il link: https://ggbm.at/aahawz9u 

Si definisce periodo del moto circolare uniforme e si indica con la lettera T, il tempo che impiega il punto a percorrere un’intera circonferenza.

Si definisce frequenza del moto circolare uniforme e si indica con la lettera f il numero di giri che fa il punto in un secondo. La frequenza è quindi l’inversa del periodo:

$$f= \frac{1}{T}$$

L’unità di misura della frequenza, così come è intuibile dalla formula, è:

$$ \frac{1}{s}= s^{-1}=Hz (Hertz)$$

Si definisce velocità angolare del moto circolare uniforme e si indica con la lettera $\omega$ (omega) il rapporto tra l’angolo $\alpha$ descritto dal raggio che collega il punto che ruota con il centro della circonferenza e il tempo t che impiega a descriverlo:

$$\omega =\frac{\alpha}{t}$$

L’angolo $\alpha$ si usa esprimerlo in radianti.

Si ricorda che $\pi$ radianti corrisponde a un angolo in gradi pari a 180°, pertanto in un giro completo del punto l’angolo descritto dal raggio sarà pari a 360° cioè a $2\cdot\pi$ radianti e dalla definizione di periodo si intuisce che il tempo trascorso per descrivere un angolo giro (360°) è proprio pari al periodo (T). Pertanto:

$$\omega =\frac{2\cdot\pi}{T}$$

Allo stesso modo possiamo ricavare il modulo della velocità tangenziale V come rapporto tra lo spazio percorso e il tempo impiegato. Dato che il punto descrive un’intera circonferenza in un periodo e che la circonferenza si calcola $S=2 \cdot\pi \cdot R$ dove R è il raggio della circonferenza si avrà:

$ V=\frac{S}{t}=\frac{2\cdot \pi\cdot R}{T}$ l’unità di misura sarà sempre $ \frac{m}{s}$

si intuisce facilmente che V e $\omega$ sono legati dalla formula:

$$ V=\omega\cdot R$$

Si definisce accelerazione centripeta, l’accelerazione dovuta alla variazione in modulo della velocità tangenziale V. Il suo modulo è dato:

$ a_c= \frac {V^2} {R} $

Ricordando che $ V=\omega \cdot R $

$ a_c= \frac {V^2} {R} =\frac { \omega^2 \cdot R^2} {R} = \omega ^2 \cdot R $

Riepilogo delle formule del moto circolare uniforme

Nome della grandezzaFormula
Frequenza$$ f= \frac{1}{T} $$
Periodo$$ T= \frac{1}{f} $$
Velocità angolare$$ \omega= \frac{2 \cdot \pi}{T} $$ oppure $$ \omega= 2 \cdot \pi \cdot f $$
Velocità tangenziale$$ V= \frac{2 \cdot \pi \cdot R}{T} $$ oppure $$ V= 2 \cdot \pi \cdot R \cdot f $$
Accelerazione centripeta$$ a_c= \frac{V^2}{R} $$ oppure $$ a_c= \omega^2 \cdot R $$

Mappa concettuale del moto circolare uniforme

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