Problema

Finora abbiamo studiato solo moti con traiettorie rettilinee; nelle macchine abbiamo visto che vi sono movimenti dove la traiettoria è circolare. Quali parametri del moto si possono definire in un moto circolare?

Poiché dalla nostra esperienza conosciamo il giradischi, cominciamo a discutere su di esso e posizioniamo vari oggetti (frecce), al centro e in periferia sul piatto portadischi. Ci accorgiamo che  le frecce dopo che si è messo in moto si orientano in direzione dei raggi del piatto, e questo ci dà un'informazione sulla direzione della forza che agisce. Questa forza tende a portare i corpi lontano dal centro di rotazione, perché piccoli bulloni posti liberamente sul piatto alla partenza si sono spostati verso la periferia e infine sono stati lanciati lontano dal centro. 

Una pallina colorata attaccata con l'adesivo ad ogni giro ripassa nella posizione di partenza. Si potrebbe calcolare il tempo di un giro e il numero di giri in un minuto. Inoltre una pallina posta sulla circonferenza e una posta al centro hanno la stessa velocità? Entrambe compiono un giro di 360° nello stesso tempo, ma descrivono circonferenze diverse. Il loro moto è caratterizzato dal fatto che esse compiono angoli uguali in tempi uguali. Ciò si esprime dicendo che i due corpi hanno la stessa velocità angolare. 

Un giradischi (quello da noi utilizzato è artigianale, perché utilizza un motoriduttore da giradischi con un trasformatore da 220 V a 12 V inseriti in una valigetta di legno ed ha i piatti di legno); frecce costruite in cartoncino, oggetti leggeri e pesanti, cronometro. Il nostro giradischi non ha un variatore di velocità funzionante.

1. Porre oggetti leggeri e pesanti sul giradischi e metterlo in moto.
2. Porre frecce fissate al bordo e al centro del piatto e azionare il giradischi.

Foto del giradischi in funzione con le frecce che rivelano la direzione della forza.

   4.   Misurare il raggio di varie circonferenze sul piatto del giradischi e calcolarne la lunghezza.

Le osservazioni relative ai punti 1 e 2 confermano l'ipotesi. Gli oggetti molto leggeri come una minuscola pallina di carta posta al centro sta ferma mentre alla periferia si allontana lungo la tangente; gli altri oggetti con cui abbiamo provato scivolano rapidamente verso il bordo del piatto e dal bordo vengono lanciati.

Attraverso le prove  3 e 4 si può calcolare quanti giri fa al minuto (la frequenza) e quanto tempo impiega a fare un giro (il periodo). Così si può determinare come si vede a fianco la velocità periferica dei punti posti in varie posizioni del piatto.

Il nostro giradischi fa 100 giri al minuto.

Pertanto la sua frequenza è di 1,6 giri/s, quindi il tempo impiegato per fare un giro si chiama periodo e vale  T = 0,6 s.

Il punto A, a 2,5 cm dal centro, percorre in 0,6 s una circonferenza di 16 cm circa, mantenendo una velocità di 27 cm/s circa.

Il punto B, a 5 cm dal centro, percorre 31 cm in 0,6 s e mantiene una velocità di 52 cm/s.

Il punto C a 10 cm dal centro ......

In un moto circolare uniforme come quello studiato, la traiettoria è circolare;  il periodo è il tempo impiegato a compiere un giro, la frequenza è il numero di giri al secondo, ed è l'inverso del periodo e  la velocità periferica di un punto è  PI * 2 * R/t. La velocità lineare è diversa a seconda della distanza dei corpi dal centro, ma come si è detto precedentemente la velocità angolare è sempre la stessa per tutti i corpi.