Esercizi svolti di cinematica: dal moto rettilineo al moto armonico
Fisica 1 › Cinematicadi Valentino RoccoPubblicato il 7 min di lettura
In questa pagina
- Esercizio 1 · Due auto che si incontrano
- Esercizio 2 · Lo spazio di frenata
- Esercizio 3 · Un sasso lanciato da un ponte
- Esercizio 4 · Il tiro oltre il muro
- Esercizio 5 · La centrifuga della lavatrice
- Esercizio 6 · Un moto armonico
- Esercizio 7 · Un moto nel piano
- Esercizio 8 · Accelerazione variabile
- Per continuare
In questa pagina trovi otto esercizi su tutto il capitolo di cinematica, in ordine di difficoltà: i primi sono di base, quelli centrali di livello medio, gli ultimi sono da esame, con più domande collegate e un po’ di analisi.
Per ognuno ti consiglio di provare da solo, seguendo il metodo in 6 passi, e di aprire la soluzione solo dopo. Se ti blocchi, rileggi la teoria nell’articolo collegato e riprova. In tutti gli esercizi usiamo .
Esercizio 1 · Due auto che si incontrano
Livello: base · Argomento: moto rettilineo uniforme
Due paesi distano 80 km lungo una strada rettilinea. Alle 8:00 un’auto parte dal primo paese verso il secondo a 72 km/h costanti. Alle 8:10 una seconda auto parte dal secondo paese verso il primo a 90 km/h costanti. A che ora e a quale distanza dal primo paese si incrociano?
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Sistema di riferimento. Origine nel primo paese, asse verso il secondo; il tempo si misura in ore a partire dalle 8:00. Visto che i dati sono in km e km/h, possiamo lavorare direttamente in queste unità, purché siano coerenti.
Leggi orarie. La prima auto parte da con velocità positiva. La seconda parte da con velocità negativa, e solo dopo di ora:
Condizione di incontro: le due auto sono nello stesso punto nello stesso istante, :
Si incrociano alle 8:35, a una distanza dal primo paese di:
Controllo. La seconda auto ha viaggiato per 25 minuti percorrendo , e .
Esercizio 2 · Lo spazio di frenata
Livello: base · Argomento: moto uniformemente accelerato
Un’auto viaggia a 108 km/h quando il conducente vede un ostacolo. Prima di frenare passano 0,8 s, il tempo di reazione; poi l’auto rallenta con decelerazione costante di 6 m/s².
- Quanta strada percorre l’auto dal momento in cui il conducente vede l’ostacolo a quando si ferma?
- Quale velocità massima permetterebbe di fermarsi in 60 m?
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Unità. .
1. Spazio di arresto. Durante il tempo di reazione l’auto va ancora a velocità costante:
In frenata, dalla relazione con :
In totale l’auto percorre 99 m. Nota che un quarto dello spazio se ne va prima ancora di toccare il freno.
2. Velocità massima per fermarsi in 60 m. Ora l’incognita è e lo spazio totale è dato:
Moltiplicando per 12: . Teniamo solo la soluzione positiva:
Esercizio 3 · Un sasso lanciato da un ponte
Livello: medio · Argomento: lancio verticale
Da un ponte alto 25 m sopra un fiume si lancia un sasso verticalmente verso l’alto a 12 m/s. Trascurando la resistenza dell’aria, calcola:
- l’altezza massima raggiunta, rispetto all’acqua;
- il tempo dopo il quale il sasso tocca l’acqua;
- la velocità con cui la tocca.
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Sistema di riferimento. Asse verso l’alto con origine sulla superficie dell’acqua. L’accelerazione è , e la legge oraria è:
con e .
1. Altezza massima. Nel punto più alto la velocità è nulla: , e
2. Tempo di arrivo in acqua. Imponiamo : è un’equazione di secondo grado in ,
L’altra soluzione è negativa e non ha significato fisico.
3. Velocità finale.
Il segno meno indica che il sasso scende. Controllo con la conservazione dell’energia: . Il modulo non dipende dal fatto che il sasso sia stato lanciato verso l’alto o verso il basso.
Esercizio 4 · Il tiro oltre il muro
Livello: medio · Argomento: moto parabolico
Un pallone viene calciato da terra a 18 m/s, con un angolo di 35° sopra l’orizzontale, verso un muro alto 3 m che si trova a 20 m di distanza. Trascurando la resistenza dell’aria:
- il pallone supera il muro? A che altezza passa?
- In quel momento sta salendo o scendendo?
- Dove ricadrebbe a terra, se il muro non ci fosse?
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Componenti della velocità iniziale:
1. Altezza al muro. In orizzontale il moto è uniforme: il pallone arriva al muro dopo
In verticale il moto è uniformemente accelerato:
Il pallone supera il muro con circa 2 m di margine.
2. Sale o scende? La velocità verticale al muro è : è negativa, quindi il pallone sta già scendendo. Infatti il punto più alto, a , lo raggiunge a , prima del muro.
3. Gittata.

Esercizio 5 · La centrifuga della lavatrice
Livello: medio · Argomento: moto circolare
Il cestello di una lavatrice ha un raggio di 25 cm e, durante la centrifuga, ruota a 1200 giri al minuto.
- Calcola la velocità angolare, la velocità di un punto del bordo e la sua accelerazione centripeta, anche in multipli di .
- Partendo da fermo, il cestello raggiunge 1200 giri/min in 10 s con accelerazione angolare costante. Quanti giri compie in questo tempo? Quanto vale l’accelerazione tangenziale di un punto del bordo?
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1. Moto circolare uniforme. Un giro vale radianti e un minuto 60 secondi:
È questa enorme accelerazione centripeta, che i panni ricevono dal cestello ma l’acqua attraverso i fori no, a strizzare il bucato.
2. Fase di accelerazione.
cioè giri. L’accelerazione tangenziale è : piccolissima rispetto a quella centripeta finale.
Esercizio 6 · Un moto armonico
Livello: medio · Argomento: moto armonico semplice
Un punto oscilla di moto armonico lungo l’asse con ampiezza 5,0 cm e periodo 0,40 s. All’istante si trova in e si muove nel verso positivo.
- Scrivi la legge oraria nella forma .
- Calcola la velocità massima e l’accelerazione massima.
- Quanto vale la velocità quando il punto passa per ?
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1. Legge oraria. La pulsazione è . Per la fase imponiamo le condizioni iniziali:
Per scegliere il segno usiamo la velocità, . All’inizio deve essere positiva, quindi e :
2. Valori massimi.
3. Velocità in . Dalla relazione tra velocità e posizione del moto armonico:
Il verso dipende da quando il punto passa di lì: una volta andando verso destra e una tornando indietro.
Esercizio 7 · Un moto nel piano
Livello: da esame · Argomento: accelerazione tangenziale e normale
Un punto materiale si muove nel piano con legge oraria, in metri e secondi:
- Calcola velocità e accelerazione in funzione del tempo.
- All’istante , calcola il modulo della velocità, l’accelerazione tangenziale, l’accelerazione normale e il raggio di curvatura della traiettoria.
- In quale istante la velocità del punto è minima, e quanto vale?
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1. Derivate.
L’accelerazione è costante e diretta lungo : la traiettoria è una parabola, come nel moto parabolico, ma “coricata”.
2. All’istante : e .
L’accelerazione tangenziale è la componente di lungo la velocità:
L’accelerazione normale è la parte che resta, perpendicolare alla velocità:
Il raggio di curvatura si ricava da :
3. Velocità minima. è minima quando , cioè a , e vale . In quell’istante la velocità è perpendicolare all’accelerazione: e tutta l’accelerazione è normale.
Esercizio 8 · Accelerazione variabile
Livello: da esame · Argomento: moto rettilineo vario
Un punto si muove lungo l’asse con accelerazione (in m/s², con in secondi). All’istante iniziale si trova nell’origine con velocità .
- Ricava la velocità e la posizione .
- In quali istanti il punto inverte il verso del moto?
- Calcola lo spostamento e la distanza percorsa tra e .
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1. Integrazione. L’accelerazione non è costante: le formule del moto uniformemente accelerato non valgono, e bisogna integrare.
2. Inversioni del moto. Il punto inverte il verso quando la velocità si annulla e cambia segno:
Prima di s il punto va avanti, tra e 1 s torna indietro, dopo 1 s va di nuovo avanti.
3. Spostamento e distanza. Calcoliamo le posizioni negli istanti importanti:
Lo spostamento è . La distanza percorsa somma i tratti in valore assoluto: . La differenza tra le due è proprio il tratto avanti e indietro tra s e 1 s.
Per continuare
Se un esercizio ti ha messo in difficoltà, ripassa l’argomento collegato e riprova il giorno dopo senza guardare la soluzione. Poi passa al capitolo successivo, la dinamica, a partire dalle leggi di Newton.
Se vuoi altri esercizi di cinematica spiegati passo per passo anche in video, li trovi nel mio corso di esercizi di Fisica 1 su Udemy.
Domande frequenti
Come si risolve un esercizio di cinematica?
Si fissa un sistema di riferimento con origine e verso positivo, si riconosce il tipo di moto, si scrivono le leggi orarie con i segni giusti e si impongono le condizioni del testo, per esempio che due corpi si trovino nella stessa posizione nello stesso istante. Conviene risolvere in lettere e mettere i numeri solo alla fine.
Quali sono gli esercizi di cinematica più frequenti all'esame?
L'incontro di due corpi in moto, la frenata con tempo di reazione, il lancio verticale e il moto parabolico, il moto circolare con accelerazione tangenziale e centripeta, e i moti nel piano dati con una legge oraria vettoriale, da derivare o integrare.
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