- caratteristiche
- Posizione, velocità, tempo di volo e portata orizzontale massima
- Tempo di volo
- Massima portata
- Esercizi risolti
- -Esercizio risolto 1
- Soluzione
- -Esercizio risolto 2
- Soluzione
- Riferimenti
Il tiro orizzontale è il lancio di un proiettile con velocità orizzontale da una certa altezza e lasciato all'azione della gravità. Indipendentemente dalla resistenza dell'aria, il percorso descritto dal cellulare avrà la forma di un arco di parabola.
La proiezione di oggetti orizzontalmente è abbastanza comune. I proiettili vengono lanciati per tutti i tipi di scopi: dalle pietre con cui sono state colpite le dighe all'inizio della storia, a quelle praticate negli sport con la palla e sono seguite da vicino dalla folla.
Figura 1. Inquadratura orizzontale con componenti di velocità in rosso. Notare che la componente orizzontale rimane costante mentre la verticale aumenta. Fonte: Wikimedia Commons.
caratteristiche
Le caratteristiche principali del tiro orizzontale sono:
-La velocità iniziale data al proiettile è perpendicolare alla gravità.
-Il movimento avviene su un piano, quindi richiede due coordinate: x e y.
Posizione, velocità, tempo di volo e portata orizzontale massima
Le equazioni sono semplificate scegliendo le seguenti posizioni di partenza: x o = 0 e o = 0 nel sito di lancio. Inoltre v oy = 0, poiché il mobile è proiettato orizzontalmente. Con questa scelta le equazioni del moto sono così:
Quando il tempo non è disponibile, è utile l'equazione relativa alle velocità e agli spostamenti. Questo vale per la velocità verticale, poiché l'orizzontale rimane costante durante tutto il movimento:
Tempo di volo
Per calcolare il tempo di volo t volo , supponiamo che il cellulare sia proiettato da un'altezza H dal suolo. Poiché l'origine del sistema di riferimento è stata scelta nel punto di lancio, quando raggiunge il suolo si trova nella posizione –H. Sostituendolo nell'equazione 2) otteniamo:
Massima portata
La portata orizzontale si ottiene sostituendo questo tempo in x (t):
Esercizi risolti
-Esercizio risolto 1
Un elicottero vola orizzontalmente, mantenendo un'altitudine costante di 580 m quando fa cadere una scatola contenente cibo su un campo profughi. La scatola atterra a una distanza orizzontale di 150 m dal punto di lancio. Trova: a) Il tempo di volo della scatola.
b) La velocità dell'elicottero.
c) Quanto velocemente la scatola ha toccato il suolo?
Soluzione
a) L'altezza H da cui viene fatto cadere il cibo è H = 500 m. Con questi dati, in caso di sostituzione, si ottiene:
b) L'elicottero trasporta la velocità orizzontale iniziale vo x del pacchetto e poiché uno dei dati è x max :
c) La velocità del proiettile in ogni istante è:
Il segno negativo indica che il cellulare si sta muovendo verso il basso.
-Esercizio risolto 2
Un collo cade da un aereo che vola orizzontalmente ad un'altezza H = 500 me 200 km / he deve cadere su un veicolo aperto che viaggia a 18 km / h su strada. In quale posizione l'aereo deve far cadere il pacco in modo che cada nel veicolo? Non tenere in considerazione la resistenza dell'aria o la velocità del vento.
Figura 2. Schema dell'esercizio risolto 2. Fonte: redatto da F. Zapata.
Soluzione
Si consiglia di passare prima tutte le unità al Sistema Internazionale:
Ci sono due cellulari: aereo (1) e veicolo (2) ed è necessario scegliere un sistema di coordinate per localizzarli entrambi. È conveniente farlo al punto di partenza del pacchetto sull'aereo. Il collo viene proiettato orizzontalmente con la velocità che l'aereo trasporta: v 1 , mentre il veicolo si muove in v 2 assunta costante.
-Aereo
-Veicolo
La durata del pacchetto di volo è:
In questo lasso di tempo, il pacco ha subito uno spostamento orizzontale di:
In questo lasso di tempo, il veicolo si è mosso anche in orizzontale:
Se l'aereo lascia cadere il pacco immediatamente quando vede il veicolo che vi passa sotto, non lo farà cadere direttamente al suo interno. Affinché ciò accada, devi buttarlo più indietro:
Riferimenti
- Bauer, W. 2011. Fisica per l'ingegneria e le scienze. Volume 1. Mc Graw Hill. 74-84.
- Figueroa, D. (2005). Serie: Fisica per la scienza e l'ingegneria. Volume 1. Cinematica. A cura di Douglas Figueroa (USB). 117-164.
- Moto del proiettile. Recupero da: phys.libretexts.org.
- Rex, A. 2011. Fondamenti di fisica. Pearson. 53-58.
- Tippens, P. 2011. Fisica: concetti e applicazioni. 7a edizione. McGraw Hill. 126-131.