Fisica
Fisica in azione: simulazioni e test
Índice
- Fondamenti
- Scalare o vettoriale?
- Vettori e componenti
- Vettori e componenti - Trigonometria
- Vettori e componenti - Test
- Cinematica
- Moto rettilineo uniforme - Una visualizzazione dinamica
- Analisi di un grafico di moto rettilineo uniforme
- Dinamica
- Pendoli e Serpenti
- Varie
- Moto Browniano - una semplice illustrazione dinamica
Scalare o vettoriale?
Fai clic sulla casella di controllo che identifica la risposta corretta.
Moto rettilineo uniforme - Una visualizzazione dinamica
Seleziona il tipo di grafico che vuoi visualizzare facendo clic sulla relativa casella di controllo.[br]Imposta la velocità inserendone il valore nell'apposito campo e premi [i]Invio [/i]per confermare.[br]Avvia o metti in pausa l'animazione con un clic sul pulsante [color=#0a971e][i]Start/Stop[/i][/color].[br][br]Per ritornare alla posizione iniziale dell'auto fai clic sul pulsante [i][color=#c51414]Condizioni iniziali[/color][/i].[br]Confronta i grafici che ottieni impostando velocità diverse, ritornando ogni volta alla posizione iniziale dell'auto e modificando successivamente il valore della velocità.[br]Cosa osservi? Come si modificano i grafici spazio-tempo e velocità-tempo che illustrano il moto rettilineo uniforme dell'auto?[br][br]Per eliminare i grafici fai clic sul pulsante [i][color=#888]Elimina Tracce[/color][/i].
Pendoli e Serpenti
Il moto del pendolo non è facile da descrivere analiticamente, ma alcune semplificazioni (approssimazione per angoli piccoli) ci consentono di ottenere formule semplificate che ne descrivono le leggi di moto, il periodo e la frequenza.[br][br]Se rilasciamo la massa con un angolo iniziale di [math]\theta_0\ll1[/math] radiante e nessuna velocità angolare, possiamo descrivere il [b][i]moto [/i][/b]del pendolo in ogni istante tramite la formula [math]\theta\left(t\right)=\theta_0\cos\left(\sqrt{\frac{g}{\ell}}t\right)[/math], dove [math]\ell[/math] è la lunghezza del filo (inestensibile e di massa nulla) e [math]g[/math] è l'accelerazione di gravità.[br][br]Il moto di un pendolo è quindi armonico, e l'angolo [math]\theta_0[/math] è l'ampiezza dell'oscillazione, che è l'angolo massimo tra il filo e la posizione verticale di equilibrio della massa.[br][br]Per [math]\theta_0\ll1[/math] il [b][i]periodo [/i][/b]di un pendolo può essere approssimato dalla legge di Huygens [math]T=2\pi\sqrt{\frac{\ell}{g}} [/math].[br]Il periodo dunque non dipende dalla massa o dall'ampiezza delle oscillazioni, ma - in modo abbastanza controintuitivo - dipende solo dalla lunghezza del filo! (vedere l'isocronismo di Galileo per ulteriori dettagli).[br][br]La [b][i]frequenza [/i][/b]è definita come l'inverso del periodo, quindi [math]f=\frac{1}{T}=\frac{1}{2\pi\sqrt{\frac{\ell}{g}} }[/math]. [br]Risolvendo questa equazione rispetto a [math]\ell[/math], possiamo dedurre quale lunghezza del filo genera un determinato numero di oscillazioni attorno alla posizione di equilibrio: [math]\ell=\frac{g}{4\pi^2f^2}[/math][br]
Ora prova tu! - Parte 1: pendoli complanari
Ora hai tutti gli "ingredienti" necessari per creare i tuoi modelli utilizzando i pendoli nell'app qui sotto.[br][br]Abbiamo 6 pendoli (ideali), fissati allo stesso punto, e gli slider ti consentono di modificare l'ampiezza dell'angolo di partenza [math]\theta_0[/math] e la lunghezza dei fili di ciascun pendolo.[br][br]Riesci a determinare quante oscillazioni compirà ciascuna massa in 30 secondi, utilizzando le formule e i dati visualizzati nell'app? [br][br]Premi il pulsante [i]Play [/i]senza modificare le lunghezze predefinite per avviare l'animazione dei pendoli ed esplorare il modello corrente, poi usa gli slider (e le formule!) per creare i tuoi pendoli.
Ora prova tu! - Parte 2: pendoli su piani paralleli
Questa app funziona come la precedente, ma ora non siamo più in una situazione ideale, ma in una reale, in cui i pendoli si muovono su piani paralleli tra di loro, e quindi non sono fissati allo stesso punto.[br][br]Tieni premuto il tasto destro del mouse e trascina la vista 3D (o usa i gesti predefiniti nei dispositivi touch) per esplorare l'animazione da vari punti di vista.
Moto Browniano - una semplice illustrazione dinamica
In un fluido in equilibrio termodinamico si potrebbe pensare che le molecole che lo compongono siano praticamente ferme, ma si può osservare che ciascuna particella segue un moto disordinato, dipendente (anche) dalla temperatura del fluido.[br][br]Muovi lo slider per alzare la temperatura del fluido e osserva come varia il moto delle particelle.