Calcolatore di cinematica (SUVAT)
Inserisci tre variabili SUVAT per risolvere le due rimanenti. Supporta spostamento, velocità, accelerazione e tempo.
Cosa sono le equazioni della cinematica?
La cinematica è il ramo della fisica che descrive il moto senza considerare le forze che lo causano. Le quattro equazioni della cinematica mettono in relazione cinque variabili: spostamento (s), velocità iniziale (u), velocità finale (v), accelerazione (a) e tempo (t). Dati tre qualsiasi di questi cinque valori, è possibile calcolare i due rimanenti.
Queste equazioni presuppongono un'accelerazione costante (uniforme), che copre molti scenari reali: oggetti in caduta libera (accelerazione gravitazionale costante), veicoli che accelerano o frenano a un ritmo costante e oggetti che scivolano su superfici con attrito costante. Per un'accelerazione non costante, sono necessari metodi basati sul calcolo infinitesimale.
Le quattro equazioni
- v = u + at — Velocità finale da velocità iniziale, accelerazione e tempo.
- s = ut + (1/2)at² — Spostamento da velocità iniziale, tempo e accelerazione.
- v² = u² + 2as — Velocità finale da velocità iniziale, accelerazione e spostamento (senza tempo).
- s = (u + v)/2 × t — Spostamento da velocità media e tempo.
Come usare questo strumento
Inserire tre qualsiasi delle cinque variabili cinematiche e il calcolatore risolve per le due rimanenti. Selezionare quale variabile risolvere, o lasciare che lo strumento rilevi automaticamente in base ai campi compilati. I risultati includono sia la risposta numerica che l'equazione utilizzata.
La caduta libera come caso speciale
La caduta libera è la cinematica con a = g (circa 9,81 m/s² verso il basso). Un oggetto lasciato cadere (u = 0) cade una distanza s = (1/2)gt². Dopo 1 secondo: 4,9 m. Dopo 2 secondi: 19,6 m. Dopo 3 secondi: 44,1 m. La velocità aumenta linearmente: 9,8 m/s dopo 1 secondo, 19,6 m/s dopo 2 secondi, e così via (ignorando la resistenza dell'aria).
Domande frequenti
Le equazioni funzionano per oggetti in movimento verso l'alto?
Sì. Usare una velocità iniziale positiva per il moto verso l'alto e un'accelerazione negativa (gravità che tira verso il basso). Le equazioni gestiscono automaticamente l'oggetto che rallenta, si ferma al punto più alto e ricade. Il punto massimo si verifica quando v = 0 e il tempo totale di volo è doppio rispetto al tempo per raggiungere il punto massimo (per traiettorie simmetriche).
Cosa succede quando l'accelerazione non è costante?
Queste equazioni si applicano solo quando l'accelerazione è costante. Per un'accelerazione variabile (come un razzo che brucia carburante, o un oggetto che incontra una resistenza dell'aria crescente), è necessario usare il calcolo infinitesimale — in particolare, integrare la funzione di accelerazione nel tempo. I metodi numerici possono anche approssimare il moto in piccoli passi temporali.