Buona parte della fisica, ed in particolare della fisica che si studia alle scuole superiori, si occupa del moto dei corpi. Questa parte della fisica prende il nome di “dinamica” ed ha lo scopo di descrivere mediante formule lo spostamento di oggetti di qualsiasi tipo.
Ogni oggetto è caratterizzato da una posizione nello spazio, ovvero da un certo numero di coordinate rispetto ad un sistema di riferimento. Per esempio, per descrivere la posizione di un oggetto all’interno della stanza avremo bisogno di tre coordinate, trattandosi di uno spazio tridimensionale.
Definizione della velocità
Tutti abbiamo una idea intuitiva di cosa sia la velocità, essendo in grado di utilizzare questo termine nel quotidiano. Ad esempio, a tutti è capitato di dire qualcosa come: “questo calciatore è davvero veloce”, oppure “è passato un treno ad alta velocità”. È importante però essere in grado di descrivere a parole in maniera precisa questo concetto, prima di passare alla sua definizione formale mediante formule matematiche.
A parole, potremmo descrivere la velocità nel seguente modo:
La velocità di un corpo indica la rapidità con cui esso varia la sua posizione. Essa è definita come il rapporto tra lo spostamento e l’intervallo di tempo impiegato per realizzare tale spostamento.
Definizione a parole di velocità
La definizione sembra piuttosto chiara e ci consente di trarre delle conseguenze. Per esempio, la velocità di una nave è minore di quella di un aereo perché, generalmente, la nave impiega più tempo per spostarsi da un luogo ad un altro.
Utilizziamo anche velocità in senso figurato per dire quanto tempo serve a qualcuno/qualcosa per completare una certa operazione, che non necessariamente include uno spostamento. Per esempio: “i bambini sono veloci ad apprendere”. Non lasciarti confondere da questo utilizzo figurato: in Fisica, si parla di velocità solo in presenza di uno spostamento di un corpo rispetto ad un sistema di riferimento.
Formula fisica della velocità
Possiamo utilizzare la definizione formale a parole del concetto di velocità per derivarne la sua formula fisica. Per fare ciò, indichiamo la posizione iniziale di un corpo con il simbolo \(p_i\), registrata al tempo \(t_i\). Dopo un certo intervallo di tempo, il corpo raggiunge la sua posizione finale \(p_f\), registrata al tempo \(t_f\).
Riassumendo:
- \(p_i\) = posizione iniziale del corpo
- \(t_i\) = tempo iniziale
- \(p_f\) = posizione finale del corpo
- \(t_f\) = tempo finale
Possiamo calcolare lo spostamento come differenza tra la posizione iniziale e quella finale. Indichiamo lo spostamento con:
\(\Delta p = p_f – p_i\).
Analogamente, possiamo indicare l’intervallo di tempo trascorso con:
\(\Delta t = t_f – t_i\).
A questo punto siamo in grado di scrivere la formula fisica per la velocità che, come scritto precedentemente, deve descrivere il rapporto tra lo spostamento del corpo ed il tempo trascorso. In formule matematiche questo si scrive:
\(v = \frac{\Delta p}{\Delta t}\)Formula fisica della velocità
Questa formula sarà di fondamentale importanza per la risoluzione di gran parte dei problemi di dinamica che il professore potrà assegnarti come compiti per casa o durante il compito in classe. Tienila bene a mente!