Il calciatore nel pallone

Il problema è il seguente: un pallone parte con una velocità Overscript[v_o, →] che forma un angolo α con l'orizzonte. A distanza d, nella direzione del moto orizzontale del pallone, si trova un calciatore che parte contemporaneamente al pallone correndogli incontro con velocità costante v_c. Come deve essere v_c affinchè pallone e calciatore si trovino contemporaneamente nel punto dove il pallone tocca terra?

[Graphics:HTMLFiles/index_4.gif]

Il moto del pallone può immaginarsi come la composizione di un moto orizzontale, rettilineo uniforme, regolato dalla legge

x=v_ox·t

con v_ox=v_o·cos(α)

e di un moto verticale, regolato dalle leggi

y=v_oy·t-1/2t^2 e v=v_oy-g·t

dove v_oy=v_o·sen(α).

Annullando la v otteniamo la metà del tempo di volo del pallone:

t_v=2v_oy/g=2v_o·sen(α)/g

La gittata del pallone si ottiene dal moto orizzontale moltiplicando v_ox per il tempo di volo

G=v_o·cos(α)·2v_o·sen(α)/g

G=v_o^2·sen(2α)/g

La distanza che il calciatore deve percorrere nel tempo t_v è

x_c=d-G

La sua velocità deve essere

v_c=x_c/t_v=(d-G)/t_v

 

Il moto del calciatore è regolato dalla legge

x_c=d-v_c·t

 

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