Meccanica del corpo rigido

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Rotazione e grandezze angolari

Immaginiamo un lanciatore di martello che si prepara a scagliare il suo attrezzo. Per ottenere un lancio efficace l'atleta mette il martello in rotazione e ne aumenta la velocità quanto più è possibile.

Il moto del martello non è pertanto un moto circolare unifome, ma un moto circolare in cui la velocità angolare ω viene variata nel tempo.

La forza in azione non è puramente centripeta, come nel moto circolare uniforme, ma ha anche una componente tangenziale diretta come la velocità.

Ricordiamo:

L'effetto di una forza tangenziale è quello di modificare il modulo della velocità.
L'effetto di una forza centripeta è quello di modificare la direzione della velocità.

Nel moto rotatorio VARIO esiste allora una accelerazione centripeta ed una tangenziale che esprimono la variazione del tempo della direzione e del modulo della velocità lineare ed esiste anche una accelerazione angolare dovuta alla variazione nel tempo della velocità angolare ω.

Facciamo allora uno schema riassuntivo delle grandezze cinematiche LINEARI e ANGOLARI nel moto circolare vario.

simbolonomeunità di misurasimbolonomeunità di misura
sspostamento linearemαangolorad
vvelocità linearem/sωvelocità angolarerad/s
aCaccelerazione centripetam/s2θaccelerazione angolarerad/s2
aTaccelerazione tangenzialem/s2

Le grandezze lineari e quelle angolari sono collegate dalle note relazioni:

v = ω r

aC = ω2 r

dove r è il raggio di della traiettoria circolare

Cerchiamo ora una relazione analoga per l'accelerazione tangenziale aT

Per definizione aT = Δ v / Δ t = r Δ ω / Δ t

ma per definizione θ = Δ ω / Δt e quindi

aT = θ r
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