Esercitazioni di Fisica venerdì 10:00-11:00 aula...

24
Esercitazioni di Fisica venerdì 10:00-11:00 aula T4 Valeria Malvezzi E-mail: [email protected]

Transcript of Esercitazioni di Fisica venerdì 10:00-11:00 aula...

Esercitazioni di Fisica

venerdì 10:00-11:00 aula T4

Valeria MalvezziE-mail: [email protected]

Richiami

di

trigonometria

Definizioni goniometriche

Relazione goniometrica fondamentale

I grafici delle funzioni f(x) = sin(x) e f(x) = cos(x) sul piano cartesiano.

Il grafico della funzione f(x) = tan(x) sul piano cartesiano.

Nota la funzione trigonometrica di un angolo è

possibile ricavare le altre:

NOTO senα cosα tgα

senα senα

cosα cosα

tgα tgα

α−± 2sen1α−±

α

2sen1

sen

α−± 2cos1α

α−±cos

2cos1

α+±

α

2tg1

tg

α+± 2tg1

1

Da evidenti simmetrie sulla circonferenza si deducono poi i valori delle funzioni trigonometriche di altri archi particolari:

Archi

associati:

sen

(π/2 -

α)

= cos

αcos

(π/2 -

α)

= sen

α

sen

(π -

α) = sen

αcos

(π -

α)

= - cos α

sen

(π/2 + α)

= cos

αcos

(π/2 + α)

= −

sen

α

sen

(π + α)

= - sen αcos

(π + α)

= - cos α

sen

(2π -

α) = - sen αcos

(2π -

α) = cos

α

α senα cosα tgα

15°

= π/12

18°

= π/10

30°

= π/6 1/2 /2 /3

45°

= π/4 /2 /2 1

60°

= π/3 /2 1/2

90°

= π/2 1 0 non esiste

180°

= π 0 -1 0

270°

= 3/2π -1 0 non esiste

= 360°

= 2π

0 1 0

426 −

426 + 32 −

415 −

45210 +

5525 −

33

2 2

33

Valori delle funzioni goniometriche di archi particolari

Applicazioni nello studio dei triangoli:Le funzioni trigonometriche sono definite come le lunghezze di diversi segmenti costruiti dal cerchio unitario ma possono essere definite come rapporti fra i lati di un triangolo rettangolo contenenti l'angolo.

1.

Il seno di un angolo è

il rapporto fra la lunghezza del lato opposto e la lunghezza dell'ipotenusa.

2.

Il coseno di un angolo è

il rapporto fra la lunghezza del lato adiacente e la lunghezza dell'ipotenusa.

3.

La tangente di un angolo è

il rapporto fra la lunghezza del lato opposto e la lunghezza del lato adiacente.

Nota sui triangoli:Tutti i triangoli vengono considerati appartenenti al piano euclideo

in

modo che la somma degli angoli interni è

π

radianti(o 180°); di conseguenza, per un triangolo rettangolo, i due angoli non retti

sono

compresi fra 0 e π/2 radianti.

Esercizi:

1.

In un triangolo rettangolo sia

b = 3 e cosγ

= 1/3, risolvere il triangolo.

2.

In un triangolo rettangolo sia

a =√2 e β = 60°, risolvere il triangolo.

3.

In un triangolo rettangolo sia

a = 3 e b = 1, risolvere il triangolo.

4.

In un triangolo rettangolo sia

b = 4 e c = √3, risolvere il triangolo.

5. Semplificare le seguenti espressioni con le regole degli archi associati:sen( π

α

) =

sen (π

/2 –

α) = sen (π

+ α

) =

sen

( 2 π

-

α

) =

6. Sapendo che α

è

acuto e positivo e che senα

= 3/5 calcolarne le altre funzioni trigonometriche.

7. Semplificare le seguenti espressioni:tg(π

+ α)sen(π

-

α) cos(π

+ α) + tg2(π

-

α)cos2(-

α)

sen4 α

– sen2 α

– cos4 α

+ cos2 α

Vettori

e scalariNello studio della meccanica si incontrano due principali categorie di grandezze: scalari

e vettori.

Quantità

scalari: è

sufficiente un numero e la rispettiva unità

per

caratterizzarlo completamente

massaenergialavoropotenzatemperatura assoluta

Le grandezze vettoriali hanno necessità

di 4 informazioni:

modulo direzioneversopunto di applicazione

Il vettore può essere individuato anche tramite le sue componenti

lungo un sistema di assi cartesiani:

Il modulo

del vettore puo’

essere espressoin funzione delle componenti:

Anche l’

angolo α

può essere espressoin funzione delle componenti:

x

y

vv

tan =α

2y

2x

2 vvv +=r

)sin(vv

)cos(vv

y

x

α

αr

r

=

=

Esistono dei vettori speciali, detti versori, che possono essere utilizzati per caratterizzare tutti gli altri vettori.

Caratteristiche:

Hanno modulo 1;Sono diretti lungo gli assi cartesiani;Indicano il verso positivo degli assi cartesiani.

Un qualunque vettore puo’

essere espresso per mezzo delle sue componenti e dei versori i, j e k .

Operazioni con vettori

Somma

di vettori

Metodo grafico: regola del parallelogrammo

Differenza

di vettoriIl segno –

davanti a un vettore ne mantiene

direzione e modulo, e ne inverte il verso:

Somma per componenti: Le componenti della somma di due vettori sono uguali alla somma delle rispettive componenti dei vettori addendi

Prodotto di un vettore per uno scalare

Per moltiplicare un vettore per uno scalare c si moltiplica per c ciascuna componente:

Prodotto di vettoriProdotto scalare: il prodotto scalare tra due vettori ha come

risultato una grandezza scalare

Proprietà:

calcolo con le componenti:

Nota: non si può definire il prodotto scalare di 3 vettori

Prodotto vettoriale: prodotto tra due vettori che ha come risultato un terzo vettore

Modulo

Direzione

perpendicolare al piano individuato da a e bVerso

avanzamento vite destrorsa, cavatappi, mano

destra

Proprietà:

calcolo con le componenti:

Casi particolari

1.

Dati i vettori a=4.2 m i-1.6 m jb=-1.6 m i+2.9 m jc=

-3.7 m j

trovare il vettore r che rappresenta la somma di a, b e c.

2.

Determinare le coordinate del vettore 4a-5b sapendo che risulta a=(2,6,1) e b=(-2,3,-3). Si trovi successivamente il suo modulo.

5.

I vettori a= e b=

sono espressi dalle a=4i-3j e b=-7i+8j. Determinare la rappresentazione cartesiana di AB

OA OB

6.

Verificare che i vettori a=(3,-5,1) e b=(2,6,24) sono ortogonali

3. Si trovi

la componente

orizzontale

e quella

verticale

del vettore

A, di

modulo 15 che

ha una

inclinazione

di

20°

sud-est.

4. Un vettore

ha componenti

(-5, 10). Determinare

il

modulo del vettore e l’angolo

che

forma con l’asse

x.

Esercizi sui vettori:

7. Un cane effettua

3 spostamenti

consecutiviD1

= (15 i +30j +12 k) cmD2

= (23 i -14j -5 k) cmD3

= (-13 i + 15j ) cmTrovare

le componenti

dello

spostamento

risultante

e il

modulo.

8. Calcolare

il

prodotto

scalare

e vettoriale

di

2 vettori

che

hanno intensità

6 unità

e 3 unità

e formano

un angolo

di

45°. Indicare

direzione

e verso del vettore

risultante

nel

prodotto

vettoriale.

9. Un auto viaggia

per 32 Km verso Est

e da

qui per 47 Km verso Nord. Trovare

il

vettore

spostamento

10. Si considerino

i seguenti

vettori

A = -

i + 2j, B = 5 I, C = 3j, D = i -

2j-

Disegnare

i vettori

A e B, trovare

la risultante

graficamente

e

determinare

le sue componenti

cartesiane.-

Determinare

graficamente

la risultante

R = A + B + C + D

-

Calcolare

il

prodotto

scalare

p = A·D.-

Disegnare

i vettori

C e D e determinare

il

prodotto

vettoriale

M = C x D.

11. Dati

2 vettori

A = ( 3 i - 2 j) m e B = (-

i –4 j) mCalcolare: a) A + B; b) A –

B; c) |A+B| d) |A-B| e) la direzione

di

A +

B e di

A –

B

12. In quale

diagramma

la somma

A + B dei

due vettori

ha una componente

positiva

lungo

l’asse

x?

Quale affermazione è

errata? 1.

due vettori di modulo diverso possono avere risultante nulla2.

se la risultante di tre vettori è

nulla, allora i tre vettori sono complanari 3.

tre vettori ciascuno ortogonale agli altri due, non possono avere risultante nulla4.

quattro vettori aventi lo stesso modulo possono avere risultante

nulla

Il prodotto scalare di due vettori paralleli è:1.

pari al prodotto dei moduli dei vettori2.

nullo3.

un numero minore del prodotto dei moduli dei vettori4.

un numero il cui valore assoluto è

pari al prodotto dei moduli

Dati due vettori

a e

b entrambi non nulli. Se vale la condizione

|a+b|= a + b, allora se ne deduce che:

1.

L’angolo formato da a e b vale 602. a è

perpendicolare a b3. a e b sono paralleli ed hanno stessa direzione4.

L’angolo formato da a e b vale 45

Il modulo del prodotto vettoriale dei versori della terna cartesiana vale:1.

02.

-13.

14.

√3

Due vettori, aventi diverso modulo, possono avere risultante nulla:1.

quando sono perpendicolari2.

quando sono paralleli ed hanno verso opposto3.

quando sono paralleli ed hanno lo stesso verso4.

mai

Tre vettori, aventi diverso modulo (ciascuno diverso dagli altri

due), possono avere risultante nulla:

1.

quando sono coplanari2.

quando non sono coplanari3.

mai4.

quando sono a coppie perpendicolari

Due vettori a e b hanno componenti (1,0) e (-3,0), il loro prodotto scalare è:1.

zero2.

33.

-34.

-4

Il vettore b=a/6 è

definito come quel vettore:1.

ortogonale ad a con modulo b=6a2.

parallelo ed equiverso

ad a con modulo b=6a3.

ortogonale ad a con modulo b=a/64.

parallelo ed equiverso

ad a con modulo b=a/6

Dati tre vettori A=-3i+2j-k,B=i-3j+5k, C=2i+j-4k, è

possibile verificare se sono perpendicolari tra loro?

1.

Solo i vettori B e C sono perpendicolari tra loro2.

I vettori A, B e C non sono perpendicolari tra loro3.

Solo i vettori A e C sono perpendicolari tra loro4.

Solo i vettori A e B sono perpendicolari tra loro

Il prodotto vettoriale tra due vettori axb è

nullo quando:1.

a e b sono paralleli2.

a e b sono perpendicolari 3.

a e b formano un angolo acuto4.

a e b hanno lo stesso modulo

Il prodotto scalare tra due vettori è

espresso:1.

Dalla somma dei moduli dei vettori2.

Dalla regola del parallelogramma3.

Dal prodotto dei moduli dei vettori per il coseno dell’angolo compreso4.

Dal prodotto dei moduli dei vettori

Il prodotto scalare di due vettori assume il valore massimo quando:1.

I due vettori sono paralleli e controversi2.

I due vettori sono paralleli ed equiversi3.

I due vettori sono perpendicolari tra loro4.

I due vettori formano un angolo acuto