Velocità

La velocità è una grandezza fisica che definisce quantitativamente la rapidità del moto, ossia, del cambiamento di posizione di un corpo materiale in funzione del tempo. Generalmente è una grandezza vettoriale, ma in alcuni casi può ridursi anche ad una grandezza scalare.

In sostanza la velocità è una grandezza scalare definita semplicemente come lo spazio totale percorso (spostamento \(s\)) diviso il tempo \(t\) impiegato.

\[v=\dfrac{s}{t}=\left[\dfrac{m}{s}\right]\]

Velocità media scalare e vettoriale

Si definisce velocità media scalare \(\bar{v}\) il rapporto tra lo spostamento \(\Delta s =s_2-s_1\) e la durata \(\Delta t=t_2-t_1\) dell’intervallo di tempo impiegato a percorrerlo:

\[\bar{v}=\dfrac{s_2-s_1}{t_2-t_1}=\dfrac{\Delta r}{\Delta t}=\left[\dfrac{m}{s}\right]\]

essa differisce dalla velocità media vettoriale \(\vec{v}_m\), in quanto essendo uno scalare, ossia un numero costante diverso dal modulo della velocità vettoriale:

\[\vec{v}_m =\dfrac{\vec{r}_2-\vec{r}_1}{t_2-t_1}=\dfrac{\Delta\vec{r}}{\Delta t}=\left[\dfrac{m}{s}\right]\]

Velocità istantanea

La velocità può essere calcolata anche istante per istante, in tal caso viene quindi definita velocità istantanea; in termini matematici corrisponde alla derivata del vettore posizione \(\vec{r}\), del punto materiale, rispetto al tempo \(t\), nel punto prescelto della traiettoria.

\[\vec{v}=\dfrac{d\vec{r}}{dt}=\left[\dfrac{m}{s}\right]\]

Dovendo calcolare la velocità lungo una traiettoria \(s(t)\) in un intervallo di tempo \(dt\) si ottiene che:

\[\vec{v} = \dfrac{d\vec{s}}{dt}=\sqrt{ \left( \dfrac{dx}{dt} \right)^2 + \left( \dfrac{dy}{dt} \right)^2 + \left( \dfrac{dz}{dt} \right)^2}=\left[\dfrac{m}{s}\right]\]

Misura della velocità

La misura della velocità può essere effettuata su tutti quei corpi materiali in movimento, essi che siano: solidi, comprimibili o incomprimibili (liquidi o gas); in particolare se tale misura viene effettuata su di un gas in movimento è doveroso distinguere la tipologia ed il metodo di misurazione dipendentemente dal fatto che detto gas si muova a:

  • velocità di gran lunga inferiore a quella del suono (la misura viene effettuata come per i liquidi);
  • velocità subsonica;
  • velocità supersonica;
  • velocità transonica.

Per i corpi materiali solidi in movimento, le velocità sono di tipo angolare o lineare (oppure una combinazione di esse), pertanto la misura della velocità in questo caso riguarderà la determinazione della potenza meccanica.

Strumenti di misura della velocità

Gli strumenti di misura comunemente utilizzati generalmente si basano su princìpi di funzionamento meccanici, elettrici ed ottici. Essi sono:

  • Tachimetro
  • Tubo di Pitot
  • Anemometro a filo caldo (mono e multi-componente)
  • Anemometro Laser-Doppler (mono e multi-componente)