Meccanica - App. di Miotti | ||
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Supporto teorico | ||
La composizione dei moti | ||
Moto dei proiettili - Moti armonici |
In generale la traiettoria di un punto materiale nello spazio è una curva più o meno complessa. Ma il moto di questo stesso punto può essere descritto, ad esempio in coordinate cartesiane, come somma di tre moti rettilinei indipendenti lungo gli assi del sistema di riferimento. In formule:
{ | x = f(t) |
y = g(t) | |
z = h(t) |
con f, g e h opportune funzioni del tempo (per esempio quelle del moto rettilineo uniforme, del moto uniformemente accelerato, del moto armonico e di un qualsiasi moto vario).
Questa è l'idea di fondo che sta alla base della composizione dei moti, cioè di quell'operazione che permette di studiare il moto di un punto materiale come somma di moti elementari nella direzione degli assi del sistema di riferimento cartesiano (se questo è effettivamente comodo o, altrimenti, rispetto ad un altro sistema di riferimento più appropriato) in modo indipendente l'uno dall'altro. La cosa è ben evidenzata dall'Apparecchio per il moto parabolico.
Ad esempio, la traiettoria percorsa con moto rettilineo uniforme di un punto materiale che segua la diagonale di un cubo che ha per lati gli assi cartesiani è esprimibile come somma di tre moti elementari rettilinei uniformi lungo tali assi. Di conseguenza le equazioni (parametriche) del moto sono
{ | x = v0t |
y = v0t | |
z = v0t |
Allo stesso modo la traiettoria di un punto materiale che si muova seguendo un'elica circolare con passo p e raggio r costanti, può essere vista, in base alla composizione di moti elementari, come la somma di un moto circolare sul piano xy e di un moto rettilineo uniforme lungo l'asse coordinato z che è conveniente assumere anche come asse dell'elica. Del resto lo stesso moto circolare uniforme sul piano xy è esprimibile a sua volta come somma di due moti elementari, uno sull'asse coordinato x e l'altro su quello y, di tipo sinusoidale.
Alla luce di queste considerazioni, indicata con t la variabile temporale, le equazioni parametriche del moto sono
{ | x = rcos(At) |
y = rsin(At) | |
z = z = v0t |
con A e v0 opportune costanti per far in modo che il punto non solo segua l'elica con la velocità angolare assegnata (costante A), ma che inoltre esso si sposti ad ogni giro di una quantità lungo l'asse z proprio pari al passo p (costante v0).