Velocità

tasso di cambiamento della posizione in funzione del tempo

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Velocità media e istantanea

In fisica, la velocità indica la rapidità di moto e la direzione di un corpo in movimento. Si calcola in metri al secondo, in base al Sistema Internazionale.

Generalmente si fa distinzione tra :

 

dove   è lo spostamento,   e   sono i vettori posizione e   è l'intervallo di tempo impiegato ad effettuare lo spostamento;

 

dove gli intervalli di distanza e tempo sono stati sostituiti dai rispettivi differenziali, che rappresentano variazioni infinitesime di spazio e tempo, onde si evince che la velocità istantanea è la derivata della posizione rispetto al tempo.

Rapidità

Talvolta, per analogia con la lingua inglese, si usa il termine rapidità per indicare la velocità in valore assoluto (ovvero il modulo del vettore velocità). In inglese si indica infatti con speed la rapidità e con velocity la velocità in senso vettoriale.

Grafico spazio-tempo e velocità-posizione

Per studiare dal punto di vista geometrico la velocità è comodo ricorrere a due tipi di grafici, quello spazio-tempo e quello velocità tempo:

 

L'esempio mostra un grafico di uno spostamento unidimensionale e si può notare come i due grafici siano tra di loro correlati.

Velocità in due dimensioni

Utilizzando uno spazio bidimensionale la velocità media e quella istantanea si possono scomporre.

 

Lo stesso modulo del vettore velocità è scomponibile nei suoi componenti e si può ricavare da questi:

 

ove   e   .

L'angolo formato dal vettore v con l'asse temporale sarà dato da:

 

mentre ogni componente, usando una tecnica tipica dei vettori, si calcola come:


 
 

In caso di caduta di un oggetto immerso in un campo gravitazionale, la velocità può essere determinata utilizzando la conservazione dell'energia, ottenendo così una semplice espressione:

 

dove h è la differenza di quota tra il punto di caduta e quello in cui l'oggetto si ferma.

In quest'ultimo caso si parla di velocità di fuga.

Velocità limite

Il fatto, implicito nelle equazioni di Maxwell per la propagazione delle onde elettromagnetiche e verificato sperimentalmente agli inizi del '900, che la velocita' di un fotone (o di un'onda elettromagnetica) nel vuoto è identica per tutti i sistemi di riferimento (e pari a 2.9979458 E 8 m/s) ha portato alla necessità di modificare le equazioni del moto e della dinamica. Una delle conseguenze di queste modifiche (teoria della relatività ristretta o particolare - A. Einstein) è che la velocità massima raggiungibile al limite da un qualunque oggetto è quella della luce nel vuoto.

Voci correlate