Per raggiungere l'obiettivo verranno sviluppati i seguenti punti:
1) scrittura e
2) risoluzione delle equazioni del moto col metodo simbolico;
3) grafico del moto tramite tabulazione delle soluzioni e rappresentazione grafica dei punti ottenuti;
4) grafico del moto rappresentando direttamente le soluzioni delle equazioni differenziali;
5) rappresentazione grafica delle soluzioni con, oltre al tempo t, l'angolo α come variabile.
![[Graphics:../Images/index_gr_1034.gif]](../Images/index_gr_1034.gif)
Le equazioni del moto si scrivono sotto forma scalare:
![[Graphics:../Images/index_gr_1035.gif]](../Images/index_gr_1035.gif)
Stabiliamo le condizioni iniziali: supponiamo che l'origine del sistema di riferimento coincida con il punto da cui il proiettile è lanciato ed indichiamo con α l'angolo di gittata e con v0 la velocità iniziale.
![[Graphics:../Images/index_gr_1037.gif]](../Images/index_gr_1037.gif)
Risolviamo le equazioni con il comando DSolve.
![[Graphics:../Images/index_gr_1039.gif]](../Images/index_gr_1039.gif)
Per rappresentare il moto dobbiamo compiere alcune operazioni:
1) introdurre le costanti che caratterizzano in moto (v0, α, g), utilizzando le regole di sostituzione:
![[Graphics:../Images/index_gr_1041.gif]](../Images/index_gr_1041.gif)
sol1 =
sol1[[1]] =
2) poichè, come abbiamo detto prima, la soluzione dell'equazione differenziale è data sotto forma di un vettore, per poterla usare dobbiamo estrarre le due componenti ( x(t) e z(t) ) tenendo conto delle ic; ciò avviene per mezzo della sintassi che segue:
![[Graphics:../Images/index_gr_1045.gif]](../Images/index_gr_1045.gif)
Supponiamo ora di voler tabualare le due componenti per avere un'immagine discreta del moto del proiettile, il comando da utilizzare è Table:
![[Graphics:../Images/index_gr_1047.gif]](../Images/index_gr_1047.gif)
Per una rappresentazione grafica dei punti ottenuti usiamo il comando ListPlot:
![[Graphics:../Images/index_gr_1049.gif]](../Images/index_gr_1049.gif)
Possiamo anche interpretare analiticamente il moto, essendo noto sotto forma parametrica, grazie al comando ParametricPlot. Si noti l'utilizzo del comando Evaluate: senza di esso avremmo ottenuto un "warning message".
![[Graphics:../Images/index_gr_1052.gif]](../Images/index_gr_1052.gif)
Fino ad ora abbiamo considerato un singolo valore di α, mentre per raggiungere l'obbiettivo preposto dobbiamo avere una funzione dipendente dall'angolo e quindi dobbiamo consideralo come una variabile indipendente. Ridefiniamo perciò solo v0 e g ed estraiamo dinuovo dalla soluzione delle equazioni differenziali le due componenti ( x(t) e z(t) ), questa volta in funzione anche di α (si porga l'attenzione all'underscore unito alla variabile α, questo è necessario tutte le volte che si definisce la variabile di una funzione):
![[Graphics:../Images/index_gr_1055.gif]](../Images/index_gr_1055.gif)
![[Graphics:../Images/index_gr_1057.gif]](../Images/index_gr_1057.gif)
Costruiamo ora una funzione che dipenda da α e tabuli nello stesso tempo le soluzioni x(t) e z(t). Questo insieme di istruzioni incapsulate evita di ripetere le istruzioni una alla volta:
![[Graphics:../Images/index_gr_1059.gif]](../Images/index_gr_1059.gif)
Osserviamo le tre traiettorie al variare di α da a
(da 22.5 a 67.5 gradi):
![[Graphics:../Images/index_gr_1062.gif]](../Images/index_gr_1062.gif)
![[Graphics:../Images/index_gr_1067.gif]](../Images/index_gr_1067.gif)
Si noti il passaggio di istruzioni:
1) abbiamo definito una funzione plot1[α_] che, una volta chiamata, disegna (ListPlot) un insieme di oggetti creato dal comando Table che tabula le due componenti x(t) e z(t) contenute in soleq2[α] rispetto a t;
2) la stessa plot1[α_] viene a sua volta tabulata per tre valori differenti di α, ottenendo una lista di grafici;
3) la lista di grafici viene disegnata raggruppata in uno solo con il comando Show.
Le due gittate per 22.5 e 67.5 (45 ± 22.5) sono uguali, confermando l'affermazione di Galileo Galilei.