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Esempio di risoluzione di un problema di fisica
La prima fase dell'attività di risoluzione.
1 - Il testo del problema.
La prova scritta che viene proposta come esempio di risoluzione di un problema
di Fisica, si riferisce a un argomento di Cinematica classica e non
relativistica del punto materiale che
coinvolge due importanti tipi di movimento : i moti unidimensionali rettilineo
uniforme e rettilineo uniformemente decelerato.
Eccone il testo:
«Un treno merci sta viaggiando alla velocità di 65 km/h. Fuori dalla nebbia, alla distanza di 1000 m dietro al merci, appare sullo stesso binario un rapido che viaggia alla velocità di 120 km/h. Il macchinista del rapido si butta sui freni, ma, con i freni azionati, gli occorrono 3 km per fermarsi. Ci sarà lo scontro? Dopo quanto tempo i due treni avranno la stessa velocità e che valore avrà quest'ultima?».
Come è facile intendere, si tratta di un problema non difficile, forse un po'
complesso ma senz'altro risolubile con una certa dose di riflessione e di
ragionamento e con un minimo di preparazione nel campo della cinematica del
punto.
Analizziamone attentamente il testo. Il problema richiede di prevedere la
posizione dei treni in tempi successivi. In particolare si richiede di scoprire
se i due treni potranno trovarsi nello stesso luogo contemporaneamente. Cioè, si
chiede se sia possibile, o meno, che entrambi i treni - il merci e il rapido -
nello stesso istante di tempo possono occupare la medesima posizione
determinando così la condizione di scontro. Il testo chiede, altresì, di
calcolare l'istante di tempo in cui la velocità decrescente del rapido eguaglia
quella costante del merci. E chiede infine di calcolare il valore di questa
velocità. Come si vede ci sono tre domande alle quali rispondere. La prima si
riferisce alla condizione di scontro tra i due treni: avverrà o meno l'urto? La
seconda riguarda la determinazione di un intervallo di tempo e l'ultima riguarda
il valore di una velocità.
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