Come si calcola il tempo di volo nel moto parabolico
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Come calcolare l’intervallo orizzontale
Il moto parabolico è lo spostamento compiuto da qualsiasi oggetto la cui traiettoria descrive una parabola, che corrisponde alla traiettoria ideale di un proiettile che si muove in un mezzo che non offre resistenza all’avanzamento e che è soggetto a un campo gravitazionale uniforme. Il moto parabolico è un esempio di moto eseguito da un oggetto in due dimensioni o su un piano. Può essere considerato come la combinazione di due movimenti che sono un movimento orizzontale uniforme e un movimento verticale.
In realtà, quando si parla di corpi che si muovono in un campo gravitazionale centrale (come quello della Terra), il moto è ellittico. Sulla superficie della Terra, questo moto è così simile a una parabola che possiamo calcolare perfettamente la sua traiettoria usando l’equazione matematica di una parabola. L’equazione di un’ellisse è molto più complessa. Quando una pietra viene lanciata in aria, la pietra cerca di fare un’ellisse con uno dei suoi fuochi al centro della Terra. Nel fare questa ellisse colpisce immediatamente il terreno e la pietra si ferma, ma la sua traiettoria è in realtà una “fetta” dell’ellisse. È vero che questa “fetta” di un’ellisse è quasi identica a una “fetta” di una parabola. Ecco perché usiamo l’equazione di una parabola e la chiamiamo “tiro parabolico”.
Esempi di fisica del tempo di volo
Il Time-of-flight [1][2][3] o TOF (time-of-flight) è una tecnica utilizzata per stimare le distanze dei corpi calcolando il tempo trascorso tra l’emissione e la ricezione di un raggio di luce infrarossa.
Questi dispositivi hanno un otturatore elettronico incorporato che funziona in sincronia con gli impulsi di luce infrarossa. La parte dell’impulso bloccata dall’otturatore dipende dal tempo di arrivo dell’impulso e la luce integrata nel sensore dipende direttamente dalla distanza percorsa dall’impulso.
La distanza può essere calcolata con l’equazione: z = R (S2 – S1) / 2(S1 + S2) + R / 2 per una telecamera ideale. R è la portata, determinata dal tempo di volo dell’impulso luminoso, S1 la quantità di luce ricevuta e S2 la quantità di luce bloccata.[4] R è la portata, determinata dal tempo di volo dell’impulso luminoso, S1 la quantità di luce ricevuta e S2 la quantità di luce bloccata.
È usato oggi nei dispositivi di acquisizione delle immagini, come gli scanner o le telecamere. In questo modo, è possibile acquisire immagini e sequenze 3D. È una tecnica abbastanza semplice da applicare e quindi economicamente conveniente per la fabbricazione di dispositivi per ottenere la profondità di scene o corpi.
Tempo di volo parabolico
Il moto parabolico, noto anche come volo obliquo, è un esempio di composizione di moti in due dimensioni: un r.m.u.m. sull’asse orizzontale e un a.m.u.r.m. sull’asse verticale. In questa sezione studieremo:
Il movimento parabolico, noto anche come lancio obliquo, consiste nel lanciare un corpo con una velocità che forma un angolo α con l’orizzontale. Nella figura seguente potete vedere una rappresentazione della situazione.
Il moto parabolico o tiro obliquo risulta dalla composizione di un moto rettilineo uniforme (mru orizzontale) e di un moto rettilineo uniformemente accelerato verso l’alto o verso il basso (mrua verticale).
In fisica, qualsiasi corpo lanciato nello spazio dall’azione di una forza è solitamente chiamato proiettile, anche se in inglese questo termine è usato soprattutto per quelli lanciati con un’arma.
Infine, tenendo conto di quanto sopra, che y0 = H , x0 = 0, e che ay = -g , possiamo riscrivere le formule come mostrato nella lista seguente. Queste sono le espressioni finali per il calcolo delle quantità cinematiche nel movimento parabolico o tiro obliquo:
Come calcolare l’altezza massima
Per angoli di tiro θ< θ0 la distanza d tra l’origine e il proiettile è una funzione crescente del tempo, che raggiunge il suo valore massimo quando colpisce il suolo. Il massimo d è uguale alla portata R e si verifica all’istante T=2v0senθ/g che è il tempo di volo.
L’altezza massima che un proiettile raggiunge si ottiene con vy=0. Il suo valore massimo si ottiene per l’angolo di tiro θ =90º. L’inviluppo di tutte le traiettorie descritte da proiettili il cui angolo di tiro è compreso tra 0 e 180° è chiamato parabola di sicurezza.
La gittata effettiva (anche gittata pratica, gittata effettiva o gittata massima effettiva) è una distanza realistica stimata entro la quale un bersaglio può essere colpito utilizzando un’arma a proiettile (fionda, arco, balestra, fionda, arma da fuoco, ecc.) o un’arma da lancio (lancia, giavellotto, pilum, ecc.).
Lancio verticale. – Un corpo può muoversi verticalmente verso l’alto o verso il basso; se il corpo si muove verso l’alto, la velocità sarà positiva, se si muove verso il basso, la sua velocità sarà negativa e se cade liberamente o viene fatto cadere, la velocità sarà zero (0).