In questo articolo troverete 21 esercizi svolti sul moto rettilineo uniformemente accelerato, risolti con rigore e precisione, senza tralasciare alcun passaggio. Gli esercizi sono strutturati per accompagnarvi dalle basi fino a livelli più avanzati, permettendovi di consolidare le conoscenze e affrontare problemi più complessi con sicurezza.
Il moto rettilineo uniformemente accelerato (MRUA) è il moto di un corpo lungo una traiettoria rettilinea in cui l’accelerazione rimane costante in modulo, direzione e verso.
Per approfondire la teoria sul moto rettilineo uniformemente accelerato , puoi consultare il seguente link teoria sul moto rettilineo uniforme e sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
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Buona lettura!
Moto rettilineo uniformemente accelerato: autori e revisori
Leggi...
Autori e Revisori:
Valerio Brunetti, Giuseppe Palaia.
Autori:
Romano Rotonda, Daniele Massaro, Andrea Corradini, Davide Vignotto, Cosimo Tommasi.
Revisori:
Autori in collaborazione:
Giulia Romoli, Antonio Figura, Christian Magliano.
Ex Autori & Revisori:
Patrizio Di Lorenzo, Simone Brozzesi, Nicola Santamaria, Vittorio Larotonda, Leonardo Rebeschini, Simone Romiti, Antonio Junior Iovino, Daniele Bjørn Malesani, Tiziano Schiavone, Serena Lezzi, Marco Chilioiro.
Esercizi sul moto rettilineo uniformemente accelerato: testi e soluzioni
Esercizio 1 . In figura 1 è riportata la dipendenza della velocità nell’intervallo di tempo nell’intervallo
e
. Calcolare
a) lo spazio percorso nell’intervallo di tempo
;
b) l’accelerazione ai tempi ,
e
.
Figura 1: rappresentazione del sistema di riferimento .
Svolgimento esercizio 1 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 2 . Si sta progettando una nuova metropolitana sotterranea. Schematicamente la tratta è la seguente:
: treno fermo;
: tratto di
percorso ad una accelerazione costante
;
: tratto di
percorso ad una velocità costante
;
: tratto di
percorso ad una decelerazione costante
.
- si calcoli il valore dell’accelerazione
in
necessaria per raggiungere in
la velocità prevista nel tratto
;
- si calcoli il valore della decelerazione
in
necessaria per arrestarsi nel punto
, cominciando a frenare in
;
- si calcoli il tempo di percorrenza nel tratto
;
- Si rappresenti su un grafico l’accelerazione, la velocità e la posizione in funzione del tempo in modo qualitativo.
Svolgimento esercizio 2 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 3 . Un treno si muove lungo una linea retta con velocità costante
. Ad un certo istante il macchinista inserisce il freno e il treno riduce la sua velocità al valore
. Durante il periodo di decelerazione il treno percorre una distanza
.
Supponendo costante l’accelerazione (negativa):
- Qual è il valore dell’accelerazione?
- Per quanto tempo è rimasto inserito il freno?
Figura 3: schema dell’esercizio moto rettilineo uniformemente accelerato 3.
Svolgimento esercizio 3 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 4 . Un automobilista che sta viaggiando alla velocità
vede comparire la segnalazione rossa ad un semaforo posto alla distanza
. Calcolare:
- 1) La decelerazione costante
che si deve impartire all’auto tramite i freni per potersi fermare al semaforo.
- 2) Il tempo
impiegato.
Se il tempo che intercorre tra il segnale rosso e quello verde è di , quando l’automobile si trova a distanza
calcolare:
- 3) Il valore della decelerazione costante
per passare esattamente al momento dell’illuminazione del verde.
- 4) Se in prossimità del semaforo c’è un vigile, l’automobilista prenderà una multa per aver superato il limite di
?
Figura 4: schema dell’esercizio moto rettilineo uniformemente accelerato 4.
Svolgimento esercizio 4 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 5 . In un rally automobilistico un pilota deve percorrere nel tempo minimo un tratto
, partendo ed arrivando da fermo. Le caratteristiche dell’auto sono tali che l’accelerazione massima è
, mentre il sistema di freni permette una decelerazione massima di
. Supponendo che il moto sia rettilineo, calcolare il tempo
ottenuto nella prova.
Figura 5: schema dell’esercizio moto rettilineo uniformemente accelerato 5.
Svolgimento esercizio 5 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 6 . Un’auto
procede alla velocità
su un tratto rettilineo di strada in cui è proibito il sorpasso. Qual è la minima distanza alla quale il conducente di
deve iniziare a frenare con accelerazione di modulo costante pari ad
per evitare il tamponamento con una seconda auto
che lo precede viaggiando ad una velocità
? Supporre che
.
Svolgimento esercizio 6 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 7 . In un rally automobilistico un pilota percorre uno spazio
, partendo e arrivando da fermo. Le caratteristiche dell’auto sono tali che per un tratto
acceleri con un accelerazione costante pari ad
. Successivamente in un secondo tratto
l’auto frena con una decelerazione costante
, fino a fermarsi. Supponendo che il moto sia rettilineo, calcolare il tempo
ottenuto nella prova. Nella figura che segue abbiamo denotato
la velocità iniziale e
la velocità finale del moto della macchina.
Figura 7: schema dell’esercizio moto rettilineo uniformemente accelerato 7.
Svolgimento esercizio 7 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 8 . Consideriamo due punti materiali,
e
, vincolati a muoversi lungo una retta. Fissiamo un sistema di riferimento
tale che l’asse delle
sia allineato con la traiettoria dei punti e l’origine
coincida con la posizione iniziale del punto
al tempo
. In questo istante, i punti
e
sono separati da una distanza
e si muovono reciprocamente vicini. Il punto
si sposta con una velocità costante di
, mentre
inizia il suo moto da fermo con un’accelerazione costante
. Si calcoli l’ìstante di tempo in cui
.
Figura 8: schema dell’esercizio moto rettilineo uniformemente accelerato 8.
Svolgimento esercizio 8 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 9 . In figura 9 è rappresentato un sistema di riferimento fisso
e due punti materiali
ed
. Entrambi i punti materiali
ed
sono vincolati a muoversi lungo l’asse delle
. Il punto materiale
parte all’istante
con velocità iniziale
, dall’origine del sistema di riferimento introdotto, con accelerazione pari ad
, dove
e
, ed
è il versore dell’asse delle
. Il punto materiale
parte con velocità iniziale nulla all’istante
dalla posizione
, ed si muove con accelerazione pari ad
, con
. Si determini
- se il primo punto può raggiungere il secondo;
- studiare il caso numerico
,
,
.
Figura 9: schema dell’esercizio moto rettilineo uniformemente accelerato 9.
Svolgimento esercizio 9 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 10 . In una serata nebbiosa un ragazzo accompagna la fidanzata alla partenza del treno. Quando il treno parte, con accelerazione
, il ragazzo comincia a correre lungo la banchina con accelerazione
. Supponendo che il ragazzo, a causa della nebbia, non riesca a vedere la fidanzata se la distanza tra lui e il treno supera una distanza
, si determini dopo quanto tempo il ragazzo non riesce più a vedere la fidanzata. Si considerino il ragazzo e il treno come punti materiali.
Figura 10: schema dell’esercizio moto rettilineo uniformemente accelerato 10.
Svolgimento esercizio 10 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 11 . Un sasso viene fatto cadere in un pozzo. Dopo un tempo pari ad
si ude il tonfo. Supponendo che il suono si muova di moto rettilineo uniforme con velocità pari ad
, qual è la profondità
del pozzo?
Svolgimento esercizio 11 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 12 . Un’automobile
, inizialmente ferma, viene superata da un’altra automobile
in moto con una velocità costante
. Al momento del sorpasso l’automobile
si mette in moto con accelerazione costante pari a
. Considerando le due automobili come punti materiali, determinare:
- Il tempo impiegato dall’automobile
per raggiungere l’automobile
.
- La distanza dal punto di partenza in cui ciò avviene.
Figura 12: schema dell’esercizio moto rettilineo uniformemente accelerato 12.
Svolgimento esercizio 12 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 13 . In figura 13 è rappresentato un sistema di riferimento fisso
e due punti materiali
e
. Entrambi i punti materiali
e
sono vincolati a muoversi lungo l’asse delle
. Il punto materiale
parte all’istante
con velocità iniziale
dall’origine del sistema di riferimento introdotto e si muove lungo il verso positivo dell’asse
con accelerazione costante e opposta al moto
, con
e
e
versore dell’asse delle
. Il secondo punto
parte con velocità iniziale nulla all’istante
dalla posizione
e accelera lungo l’asse
uniformemente con accelerazione
, con
. Determinare
- se il primo punto può raggiungere il secondo;
- studiare il caso numerico
,
,
.
Figura 13: schema dell’esercizio moto rettilineo uniformemente accelerato 13.
Svolgimento esercizio 13 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 14 . In una serata nebbiosa un ragazzo accompagna la fidanzata alla partenza del treno. Quando il treno parte, con accelerazione
, il ragazzo comincia a correre lungo la banchina con accelerazione
. Supponendo che il ragazzo, a causa della nebbia, non riesca a vedere la fidanzata se la distanza tra lui e il treno supera i
, si determini dopo quanto tempo il ragazzo non riesce più a vedere la fidanzata. Si considerino il ragazzo e il treno come punti materiali.
Figura 14: schema dell’esercizio moto rettilineo uniformemente accelerato 14.
Svolgimento esercizio 14 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 15 . Da un piano orizzontale, all’istante
, un punto materiale viene lanciato verticalmente verso l’alto con velocità iniziale di modulo
. All’istante
, sulla stessa verticale ad una altezza
, viene lasciato cadere da fermo un secondo punto materiale. Calcolare a quale altezza dal piano orizzontale i due punti materiali si scontrano e dire se lo scontro avviene quando il primo punto materiale è in fase di salita o di discesa.
Svolgimento esercizio 15 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 16 . All’istante
una pallina di gomma viene lasciata cadere con velocità iniziale nulla
dentro una buca profonda
e avente il fondo piano e orizzontale. Il suono prodotto dall’urto della pallina contro il fondo viene percepito all’estremità superiore della buca all’istante
s; il suono dell’urto successivo al primo rimbalzo viene percepito all’istante
. Si consideri trascurabile la resistenza dell’aria.
- Quanto vale
?
- Quanto varrebbe
se la pallina fosse perfettamente elastica? (per perfettamente elastica si intende che la velocità della pallina immediatamente dopo l’urto è uguale in modulo e direzione ma opposta in verso rispetto alla velocità immediatamente prima dell’urto.)
- Se
s qual è l’altezza
rispetto al fondo raggiunta dalla pallina nel primo rimbalzo?
(Per la velocità del suono si usi il valore approssimato m
s
, lo si tratti come un punto materiale privo di massa che si muove di moto rettilineo uniforme.)
Figura 16: schema dell’esercizio moto rettilineo uniformemente accelerato 16.
Svolgimento esercizio 16 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
Esercizio 17 . Sia dato un sistema di riferimento fisso
. Un punto che si muove con moto uniformemente accelerato lungo l’asse
passa nella posizione
con velocità
e nella posizione
con velocità
. Calcolare, sapendo che
:
- Quanto vale l’accelerazione
.
- Quanto tempo impiega il punto a percorrere il tratto
.
Svolgimento esercizio 17 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
- il tempo di arresto
- lo spazio di arresto
Svolgimento esercizio 18 sul moto rettilineo uniformemente accelerato.
- il modulo
della decelerazione costante che si deve impartire tramite i freni alla moto per potersi fermare al semaforo;
- l’istante di tempo
in cui il motociclista si ferma;
- se il tempo che intercorre tra il segnale rosso e quello verde è di
, quando il motociclista si trova alla distanza
, calcolare il valore della decelerazione costante
per passare esattamente al momento dell’illuminazione del verde;
- se in prossimità del semaforo c’è un vigile, il motociclista prenderà una multa per aver superato il limite di
?
Nella figura 19, per analizzare l’evento fisico descritto nell’esercizio, è stato scelto un sistema di riferimento fisso , in cui il motociclista si trova in
all’istante iniziale e il semaforo è posizionato a
.