Esempio di risoluzione di un problema di fisica

La prima fase dell'attività di risoluzione.

3 - Le grandezze conosciute.

Quali grandezze conosciamo? Il testo ci dà alcune informazioni numeriche precise.

a) Si conosce la velocità del treno merci, indicata, secondo la convenzione testè adottata, col simbolo V_M=65km/h. E' ovvio che questa velocità, essendo il moto rettilineo e uniforme, sarà sempre costante nel tempo e non cambierà mai nel corso dell'intero svolgimento del fenomeno cinematico in esame.

b) Si conosce la velocità iniziale del rapido prima che il macchinista inizi a frenare, cioè prima che il macchinista cambi il moto del rapido in un moto rettilineo uniformemente ritardato. E' opportuno ricordare che tra moto rettilineo uniformemente accelerato e ritardato non vi è nessuna differenza dal punto di vista della struttura matematica delle equazioni orarie se non quella del segno dell'accelerazione, che nel caso di moto ritardato (o decelerato) è negativa.
Questa velocità iniziale la indichiamo con Vo_R=120km/h. Abbiamo aggiunto al simbolo della velocità il pedice «o», perchè con questo simbolo si intende quasi sempre indicare una grandezza fisica che si riferisce ad un valore "iniziale", cioè una grandezza fisica che possiede un valore numerico definito soltanto all'istante iniziale in cui il fenomeno incomincia ad evolvere.
Queste brevi digressioni possono sembrare inutili, o peggio noiose. Il consiglio è quello di non sottovalutare mai queste indicazioni di metodo che apportano sempre elementi di chiarezza alla discussione ed evitano pericolose confusioni che inducono spesso a macroscopici errori.

c) Si conoscono poi due distanze.
i) La prima è la distanza che intercorre nel momento iniziale tra i due treni quando il macchinista, frenando, comunicherà al rapido il moto rettilineo uniformemente ritardato, a causa, come è noto, dell'esistenza di forze d'attrito contrarie al verso del movimento.
Questa prima distanza la indicheremo col simbolo So, intendendo con ciò che la distanza "spazio S" è una distanza iniziale (ed ecco di nuovo la ragione della presenza del pedice «o»), destinata, successivamente, a mutare ripetutamente e con continuità nel tempo. Quindi: So=1000m.
ii) Vi è poi un'altra distanza che è rappresentata dallo spostamento che il treno rapido deve effettuare per arrestarsi. Prenderemo in prestito la lettera iniziale «F» dal verbo frenare, che vorrebbe avere il significato di arresto, cioè qualcosa che ha a che vedere con la corsa del rapido quando questo, "frenando", si arresta, si "ferma", termina la sua corsa, cioè che avrà velocità nulla. Quindi : S_F=3km.
Non vi sono altri dati. Il problema non dà altre informazioni numeriche. Quindi i dati sono tutti qui. Quattro valori numerici attraverso i quali si dovrà risolvere il problema stesso. Probabilmente, anzi sicuramente non basteranno. Ma questo lo vedremo dopo. Intanto i dati conosciuti sono questi e bisognerà prenderne atto.
 

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