venerdì 5 gennaio 2018

Due funzioni trigonometriche utili per la Fisica : seno e coseno di un angolo

COSA  SONO  IL  SENO E  IL  COSENO  DI  UN  ANGOLO?
Ipparco, matematico e astronomo greco, vissuto nel 2° secolo a. C. , propose dei metodi di calcolo che facilitassero lo studio dell'astronomia.
Per precisare la posizione delle stelle nel cielo, s'immagina  che queste  si trovino su una grande sfera, nel cui centro c'è  la Terra.
coseno03-1Ipparco pensava che  sarebbe  stato  utile  conoscere la distanza  y  fra due punti, una volta che fosse dato l 'angolo ß.
Tolomeo, successore  di  Ipparco, costruì delle tavole  che  davano la lunghezza  y  della corda  conoscendo il raggio della sfera e l'angolo ß.
La funzione che lega y  con  ß  ha una relazione semplice con quello che oggi chiamiamo seno  di  un angolo  e  che  indichiamo col simbolo :  sin (ß)  (dal latino sinus).
Coseno03-2Si definisce sin (ß) il rapporto y / OA, fra cateto opposto all'angolo ß e ipotenusa OA.
Si definisce cos (ß) il rapporto x / OA  (fra cateto e ipotenusa adiacenti all'angolo ß).
Se  sin(ß) = y / OA   e   cos(ß) = x / OA, risulta anche che : y = OA*sin(ß) ed  x = OA*cos(ß).
Quindi possiamo affermare che in un triangolo rettangolo, un cateto  ( y )  è  uguale al  prodotto  dell'ipotenusa  per  il seno dell'angolo  opposto  al cateto  considerato, oppure al  prodotto  dell'ipotenusa per il coseno dell'angolo adiacente (compreso).
Per ogni valore dell'angolo ß potremmo calcolare il valore di sin (ß) o di cos (ß) usando un goniometro ed un righello millimetrato. Otterremmo però delle cattive approssimazioni.
Con una matematica superiore si dimostra che :
sin (ß) = ß  -  ß3 / 3 !  +  ß5  / 5 !  -  ß7  / 7 ! .... 
cos (ß) =  1  -  ß2  /  2 !  +  ß4  /  4 ! - ....
In queste formule l'angolo ß va espresso in radianti (non in gradi) ed il simbolo  n !  (che si legge  n  fattoriale) sta ad indicare il prodotto di n numeri interi decrescenti fino ad 1.
Es. 5 ! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1. Ma noi  non  avremo  bisogno di usare queste formule complicate, se  potremo  disporre  di  una  calcolatrice scientifica o di tavole con i calcoli già fatti ...

Seguono i grafici

y = sin (x)
coseno03-4





E per  y = cos (x) :
coseno03-6Coseno03-5

oooooo


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