{"id":2147,"date":"-0001-11-30T00:00:00","date_gmt":"-0001-11-29T23:10:04","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"2147","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/2147\/","title":{"rendered":"Vorrei avere informazioni su una curva chiamata cicloide. Qual \u00e8 la sua equazione e come la si calcola."},"content":{"rendered":"<h4><b>Storia di &#8220;<i>una curvit\u00e0 graziosissima<\/i>&#8221; <\/b><\/h4>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">Galileo cominci\u00f2 ad<br \/>\n        interessarsi di una curva, pi\u00f9 in l\u00e0 definita &#8220;<i>Cicloide<\/i>&#8220;,<br \/>\n        sin dal 1640. Il genio pisano diceva, infatti, <i>&#8220;Quella<br \/>\n        linea arcuata sono pi\u00f9 di cinquant&#8217;anni che mi venne in<br \/>\n        mente il descriverla, e l\u2019ammirai per una curvit\u00e0<br \/>\n        graziosissima per adattarla agli archi d\u2019un<br \/>\n        ponte&#8221;.<\/i><\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">Come tante altre,<br \/>\n        l\u2019idea dello scienziato non ha tardato molto ad<br \/>\n        essere realizzata. Basta osservare i ponti dell\u2019Arno<br \/>\n        per convincersene, magari approfittando delle vacanze<br \/>\n        Pasquali per fare una gita tra le meraviglie di Pisa. <\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">La Cicloide \u00e8 tanto<br \/>\n        bella quanto semplice da descrivere. Si immagini una<br \/>\n        bicicletta in movimento e si fissi un punto a piacere sul<br \/>\n        perimetro di una delle due ruote: la curva descritta<br \/>\n        dalla traiettoria di tale punto \u00e8 detta <i>cicloide<\/i>.<br \/>\n        La circonferenza della ruota \u00e8 detta <i>circonferenza<br \/>\n        generatrice<\/i>.<\/font><\/p>\n<p align=\"center\"><font face=\"Verdana\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"352\" height=\"73\" src=\"..\/..\/esperti\/mat\/cicloide\/cicl.gif\" alt=\"\"\/><\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">Possiamo quindi<br \/>\n        formulare la definizione della <i>cicloide<\/i> come la <i>traiettoria<br \/>\n        generata da un punto fisso su una circonferenza<br \/>\n        generatrice che rotoli, senza slittamento, lungo un piano<\/i>.<\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">La cicloide dest\u00f2<br \/>\n        l\u2019interesse dei pi\u00f9 grandi matematici del XVII<br \/>\n        secolo perch\u00e9 era la prima curva &#8220;nuova&#8221;, nel<br \/>\n        senso che non era mai stata precedentemente descritta nei<br \/>\n        trattati di geometria classica. Esponenti come Pascal<br \/>\n        (celebre per i suoi studi di algebra), Roberval,<br \/>\n        Torricelli (a lui dobbiamo i primi studi sulla statica<br \/>\n        dei fluidi) e Cartesio (la geometria analitica)<br \/>\n        cominciarono ad investigarne le propriet\u00e0 con interesse<br \/>\n        sempre crescente. Ai primi tre \u00e8 dovuta la dimostrazione<br \/>\n        che l\u2019area sottesa dalla cicloide tra due punti di<br \/>\n        contatto sul piano \u00e8 pari al triplo dell\u2019area della<br \/>\n        circonferenza generatrice (Galileo era inizialmente<br \/>\n        incerto su tale propriet\u00e0); Cartesio si dedic\u00f2<br \/>\n        particolarmente a sviluppare un metodo per calcolarne le<br \/>\n        tangenti. Si consideri che tali dimostrazioni erano<br \/>\n        estremamente difficoltose per l\u2019epoca ed il<br \/>\n        cimentarsi con esse era opera da matematici di grande<br \/>\n        perizia; mancava ancora qualche anno, infatti, perch\u00e9<br \/>\n        Isaac Newton (legge di Gravitazione Universale)<br \/>\n        sviluppasse il calcolo differenziale per investigare le<br \/>\n        leggi che regolano il moto dei pianeti nel cosmo. Il<br \/>\n        nostro mestiere di studenti-investigatori \u00e8 sicuramente<br \/>\n        semplificato grazie all\u2019opera di tutte queste<br \/>\n        persone.<\/font><\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<h4><b>L\u2019equazione parametrica della cicloide<\/b><\/h4>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">Possiamo costruire<br \/>\n        l\u2019equazione parametrica della cicloide proprio<br \/>\n        partendo dalla definizione. Utilizziamo il <i>Mathematica<\/i><br \/>\n        per Windows per visualizzare i passi di costruzione della<br \/>\n        curva.<\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">Scriviamo inizialmente<br \/>\n        l\u2019equazione della ruota della bicicletta, ovvero una<br \/>\n        circonferenza, il cui raggio pu\u00f2 essere impostato senza<br \/>\n        perdit\u00e0 di generalit\u00e0 ad 1.<\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">L\u2019equazione<br \/>\n        parametrica sul piano di una circonferenza, con senso di<br \/>\n        rotazione orario \u00e8<\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\"><i>ruota[t_]:={Cos[-t],<br \/>\n        Sin[-t]}<\/i><\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">e tracciamola con<br \/>\n        l\u2019istruzione (Fig,1 )<\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\"><i>ParametricPlot[ruota[t],<br \/>\n        {t, 0, 8*Pi}]<\/i><\/font><\/p>\n<p align=\"center\"><font face=\"Verdana\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"309\" height=\"243\" src=\"..\/..\/esperti\/mat\/cicloide\/cicl_2.gif\" alt=\"\"\/><\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">A questo punto, dobbiamo<br \/>\n        far avanzare la ruota lungo l\u2019asse orizzontale in<br \/>\n        modo simulare il moto di rotolamento senza slittamento.<br \/>\n        Ci\u00f2 significa che il centro di gravit\u00e0 della ruota (di<br \/>\n        raggio 1) avanzer\u00e0 di un tratto corrispondente<br \/>\n        all\u2019angolo di rotazione, ovvero <i>t<\/i>:<\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\"><i>cicliode[t_]:={t+Cos[-t],<br \/>\n        Sin[-t]}<\/i><\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">tracciamola con (Fig. 2)<br \/>\n        <\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\"><i>ParametricPlot[cicliode[t],<br \/>\n        {t, 0, 8*Pi}]<\/i><\/font><\/p>\n<div align=\"center\"><center><\/p>\n<table width=\"60%\" border=\"0\">\n<tbody>\n<tr>\n<td><font size=\"2\"><i><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"395\" height=\"234\" src=\"..\/..\/esperti\/mat\/cicloide\/cicl_3.gif\" alt=\"\"\/><\/i><\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\">Fig. 2: Cicloide sul piano con ascissa<br \/>\n                passante per il centro della circonferenza<br \/>\n                generatrice<\/font><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>        <\/center><\/div>\n<p align=\"left\">\u00a0<\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">Applichiamo ora una<br \/>\n        traslazione della cicloide di Fig. 2 per ottenerne un<br \/>\n        tracciamento &#8220;canonico&#8221;, ovvero con<br \/>\n        l\u2019ascissa passante per i punti di contatto sul<br \/>\n        piano. In particolare, trasliamo il grafico lungo<br \/>\n        l\u2019asse delle ordinate di una distanza pari al raggio<br \/>\n        , ovvero 1, e trasliamo lungo l\u2019asse delle ascisse<br \/>\n        diminuendo la fase del coseno di un angolo retto. <\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\"><i>cicliode[t_]:={t+Cos[-t-Pi\/2],<br \/>\n        1+Sin[-t-Pi\/2]}<\/i><\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">tracciandola con (Fig.<br \/>\n        3)<\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\"><i>ParametricPlot[cicliode[t],<br \/>\n        {t, 0, 8*Pi}]<\/i><\/font><\/p>\n<p align=\"center\"><font size=\"2\"><i><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"334\" height=\"245\" src=\"..\/..\/esperti\/mat\/cicloide\/cicl_4.gif\" alt=\"\"\/><\/i><\/font><\/p>\n<p align=\"left\">\u00a0<\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">Applichiamo, infine,<br \/>\n        alcune trasformazioni sulle funzioni trigonometriche fino<br \/>\n        a ridurne l\u2019argomento al solo parametro <i>t<\/i>.<br \/>\n        Tenendo conto delle propriet\u00e0<\/font><\/p>\n<p align=\"center\"><font size=\"2\" face=\"Verdana\"><i>Sin[t+Pi\/2]<br \/>\n        = Cos[t]<\/i><\/font><\/p>\n<p align=\"center\"><font size=\"2\" face=\"Verdana\"><i>Cos[t+Pi\/2]<br \/>\n        = -Sin[t]<\/i><\/font><\/p>\n<p align=\"center\"><font size=\"2\" face=\"Verdana\"><i>Sin[-t]=-Sin[t]<\/i><\/font><\/p>\n<p><font size=\"2\" face=\"Verdana\">otteniamo<br \/>\n        l\u2019equazione finale della cicloide, ridotta ai minimi<br \/>\n        termini<\/font><\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<p align=\"center\"><font size=\"2\" face=\"Verdana\"><i>cicliode[t_]:={t-Sin[t],<br \/>\n        1-Cos[t]}<\/i><\/font><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>[&#8230;]<\/p>\n","protected":false},"author":180,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[69],"tags":[],"class_list":["post-2147","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-geometria"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2147","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/users\/180"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2147"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2147\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2147"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2147"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2147"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}