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Cinematica — Fisica Acustica

Corso di Logopedia · Università di Trieste · Prof. Romanelli

Introduzione

🏛️ La Meccanica: capire il movimento

Prima di studiare il suono, dobbiamo capire come si muovono le cose. La meccanica è la branca della fisica che descrive il movimento.

⚖️
Statica
Corpi fermi
Equilibrio e forze in quiete
🏃
Cinematica
Come si muove
Posizione, velocità, accelerazione
💥
Dinamica
Perché si muove
Forze che causano il moto
⚡
Energia
Capacità di fare lavoro
Cinetica, potenziale, termica…
In questo modulo: ci concentriamo sulla cinematica — descrivere come si muovono gli oggetti, senza chiederci ancora perché. Questo è il fondamento per capire le onde sonore!
Slide 2 · Unità di misura

📏 Il Sistema Internazionale (SI)

Per misurare il mondo fisico usiamo unità di misura universali, così tutti parlano la stessa lingua!

📏
Lunghezza
metro
m
⚖️
Massa
kilogrammo
kg
⏱️
Tempo
secondo
s
⚠️ Importante: in fisica si usa sempre il metro (non il km) e il secondo (non l'ora) come unità di base. Le velocità si esprimono in m/s.

🔄 Convertitore m/s ↔ km/h

10.0 m/s
in m/s
10.0
metri al secondo
in km/h (× 3.6)
36.0
chilometri all'ora
Slide 3 · Sistema di riferimento

🗺️ Sistema di riferimento e traiettoria

Per descrivere dove si trova qualcosa, dobbiamo fissare un punto di partenza (origine) e degli assi di riferimento.

Traiettoria = la linea che unisce tutte le posizioni occupate da un oggetto nel tempo.
Il sistema di riferimento cartesiano usa assi x, y (e z nello spazio 3D) per dare coordinate precise ad ogni posizione.

❓ Se un uccello vola in cerchio, che forma ha la sua traiettoria?

Una linea retta
Una curva chiusa (cerchio)
Un punto fisso
Slide 4 · Velocità

💨 La Velocità

La velocità ci dice quanto velocemente si sposta qualcosa e in che direzione va.

vm = Δs / Δt
velocità media = spazio percorso ÷ tempo impiegato
Δ (delta) significa "variazione di". Quindi Δs = spazio finale − spazio iniziale, Δt = tempo finale − tempo iniziale.

La velocità è un vettore: ha un modulo (quanto veloce), una direzione (es. orizzontale) e un verso (es. verso destra).

🚗 Calcola la velocità media

100 m
10 s
Velocità media
10.0
m/s
Convertita
36.0
km/h
Slide 5 · Moto Rettilineo Uniforme

➡️ Moto Rettilineo Uniforme (MRU)

Un oggetto si muove in linea retta con velocità costante. Non accelera, non rallenta. È il moto più semplice!

s = v · t
spazio = velocità × tempo  |  (con partenza dall'origine)
5.0 m/s
La pendenza della retta = velocità. Una retta più ripida significa velocità maggiore. Una retta orizzontale? L'oggetto è fermo! Il grafico a destra mostra come lo spazio cresce linearmente nel tempo.
Slide 6 · Accelerazione

🚀 L'Accelerazione

L'accelerazione ci dice quanto rapidamente cambia la velocità di un oggetto. Una macchina che parte da ferma e aumenta la velocità sta accelerando!

a = Δv / Δt
accelerazione = variazione di velocità ÷ tempo  |  unità: m/s²
🐌
Accelerazione bassa
~1–2 m/s²
Autobus in città
🏎️
Accelerazione alta
~15–20 m/s²
Auto da Formula 1
🍎
Gravità terrestre
9.8 m/s²
Caduta libera
🔄
Anche in decelerazione
a < 0
Frenata (accelerazione negativa)
Nota: la parola "accelerazione" in fisica include sia l'aumento sia la diminuzione di velocità, e anche il cambiamento di direzione. In tutti questi casi la velocità sta variando!
Slide 7 · MRUA · Grafico v-t

📈 Moto Uniformemente Accelerato: velocità nel tempo

Nel Moto Rettilineo Uniformemente Accelerato (MRUA) la velocità aumenta in modo costante. Il grafico v-t è una retta!

v = a · t
velocità = accelerazione × tempo  (partendo da fermi, v₀ = 0)
3.0 m/s²
5.0 s
Velocità raggiunta
15.0
m/s = 54.0 km/h
Pendenza della retta
= a
La retta più ripida → più accelerata
L'area sotto la curva v-t (il triangolo colorato) rappresenta lo spazio percorso! Questo ci porta alla legge oraria del MRUA.
Slide 8 · MRUA · Legge oraria

📐 MRUA: spazio nel tempo (legge oraria)

Lo spazio percorso nel moto uniformemente accelerato cresce come il quadrato del tempo — non linearmente! Il grafico s-t è una parabola.

s = ½ · a · t²
spazio = metà × accelerazione × tempo al quadrato  (con v₀ = 0)
3.0 m/s²
5.0 s
Spazio percorso
37.5
metri
Andamento
s ∝ t²
Cresce molto più in fretta del tempo!
Slide 9 · MRUA con velocità iniziale

🔀 Caso generale: partenza con velocità iniziale

Nella realtà, un oggetto spesso si muove già prima di accelerare ulteriormente. Dobbiamo aggiungere la velocità iniziale v₀.

v = a · t + v₀
velocità nel tempo con v₀ iniziale
s = ½·a·t² + v₀·t
spazio percorso con v₀ iniziale
5.0 m/s
2.0 m/s²
Se v₀ = 0 si torna ai casi precedenti (partenza da fermo).
Se a = 0 si torna al MRU (velocità costante).
Questi sono i mattoni fondamentali per capire il moto di qualsiasi oggetto!
Slide 10 · Quiz di riepilogo

🧠 Quiz di riepilogo

Metti alla prova quello che hai imparato! Clicca sulla risposta che ritieni corretta.

1. Qual è l'unità di misura della velocità nel Sistema Internazionale?

km/h
m/s
cm/min

2. Nel grafico spazio-tempo (s-t) del MRU, che forma ha la curva?

Una parabola (curva)
Una retta
Un cerchio

3. Un'auto parte da ferma e accelera a 3 m/s² per 4 secondi. Che velocità raggiunge?

3 m/s
6 m/s
12 m/s (= 43.2 km/h)

4. Nel MRUA (partendo da fermi), come cresce lo spazio nel tempo?

Linearmente (s ∝ t)
Come il quadrato del tempo (s ∝ t²)
In modo esponenziale
✅ Concetti chiave: Sistema Internazionale (m, kg, s) · Velocità = spazio/tempo · MRU: retta nel grafico s-t · MRUA: parabola nel grafico s-t, retta nel grafico v-t · Pendenza della retta s-t = velocità · Area sotto la curva v-t = spazio