Fisica
Chiara Petrazzoli matricola n°158014
la temperatura
Mandolini Stefania, Le parole della fisica, Zanichelli
il calore Q
i passaggi di stato
la teoria cinetica dei gas
termodinamica
se un sistema termodinamico scambia E con l'ambiente la sua energia interna varia: ΔU=Q-L
le onde
il suono
la luce
l'ottica geometrica
le cariche elettriche
il campo elettrico
l'elettrostatica
la corrente elettrica
i circuiti elettrici
il campo magnetico
le onde elettromagnetiche
relatività ristretta
fisica quantistica
l'universo
la materia
grandezza fisica scalare che si misura con il termometro
Scala Fahrenheit
Scala Celsius
96°F
100°C/scala centigrada
Scala Kelvin
tra 0 assoluto e 273,15 K
Equilibrio termico
due corpi in contatto termico sono in equilibrio termico quando hanno la stessa T
Proprietà termometriche
proprietà della materia che cambiano regolarmente con la temperatura
Principio zero della termodinamica: se il corpo A è in equilibrio con il corpo B e il corpo B è in equilibrio termico con il corpo C, allora A e il corpo C sono in equilibrio termico tra loro.
dilatazione termica nei solidi
dilatazione termica nei liquidi
leggi dei gas
lineare ΔL = λ ∙ L 0 ∙ Δt
superficiale Δ S = S 0 σ Δ T
volumica Δ V = V 0 β Δ T
unità misura K⁻¹
dilatazione volumica Δ V = V 0 β Δ T
unità misura K⁻¹
Prima legge di Gay-Lussac
Seconda legge di Gay-Lussac
Legge di Boyle
pV=costante se T=costante
V/T=costante se p=costante
p/T=costante se V=costane
trasformazioni isoterme
trasformazioni isobare
Trasformazioni isocore
Equazione dei gas perfetti
pV/T= costante
un gas che si comporta secondo la legge di Boyle e la prima legge di Gay-Lussac è detto GAS PERFETTO
non è una sostanza materiale fluida
è una modalità di trasferimento dell'E da un corpo a temperatura maggiore a un corpo a temperatura minore
è equivalente al lavoro
si misura in Joule J
con il mulinello di Joule si calcola che
una quantità di lavoro pari a 4186 J innalza di 1 K la temperatura di 1 kg di acqua
una quantità di calore di 4186 J innalza di 1 K la temperatura di 1 kg di acqua
4,186 J sono equivalenti a 1 cal
il calore specifico c
si determina con il calorimetro
capacità termica C=mc
di un corpo è equivalente all'energia necessaria a innalzare di 1 K la temperatura del corpo
si misura in J/K
di una sostanza è equivalente all'energia necessaria a innalzare di 1 K la temperatura di 1 kg di tale sostanza
si misura in J/kg K
propagazione del calore
Convezione: trasporto di E da un punto all'altro dello spazio con trasporto di materia
Irraggiamento: trasporto di E da un punto all'altro dello spazio attraverso la materia e il vuoto
Conduzione: trasporto di E da un punto all'altro dello spazio senza spostamento di materia
prevalente nei solidi
avviene nei fluidi
avviene anche nel vuoto
la materia è fatta di piccole particelle che
si muovono continuamente
interagiscono fra loro
tendono ad allontanarsi
si attraggono reciprocamente
agitazione termica
coesione
in base alle interazioni e alla disposizione delle particelle nello spazio si definiscono gli
stati di aggregazione
liquidi
aeriformi
solidi
hanno volume e forma definiti
le particelle microscopiche occupano posizioni ben definite
hanno volume definito ma la forma dipende dal recipiente che li contiene
le particelle microscopiche possono muoversi le une rispetto le altre pur rimanendo vicine tra loro
non hanno nè volume ne forma definiti, ma tendono a occupare tutto lo spazio a disposizione
le particelle microscopiche si muovono liberamente
è una transizione fra uno stato di aggregazione della materia e un altro
solido
liquido
aeriforme
Fusione
liquefazione
Vaporizzazione
liquido
solidificazione
solido
aeriforme
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solido
aeriforme
aeriforme
sublimazione
aeriforme
solido
brinamento
diagrammmi di stato
è il grafico in cui sono riportati i valori di pressione e temperatura per i quali avvengono i passaggi di stato
modello microscopico per il gas perfetto basato sull'ipotesi atomica e molecolare della materia
il modello microscopico ideale riproduce molti fenomeni macroscopici reali se il gas è molto rarefatto
proprietà macroscopiche descritte attraverso il modello microscopico
la pressione p esercitata da un gas sulle pareti del recipiente è dovuta agli urti delle particelle sulle pareti stesse: p=1/3pv²
la temperatura T di un gas è una misura di quanto velocemente si muovono le particelle T=1/3KB mv²
KB= 1,38 x 10-23
J/K costante di Boltzmann
l'ordine di grandezza del numero di particelle in un volume macroscopico è circa 10^23
in una mole di sostanza ci sono 6,022 x 10^23 particelle di quella sostanza = numero di Avogadro
Primo principio termodinamica: la variazione di E interna di un sistema è pari alla E scambiata in forma di calore o di lavoro
sistema
aperto: scambia E e materia con l'ambiente
chiuso: scambia E con l'ambiente
se un sistema termodinamico non scambia E con l'ambiente la sua E interna è costante
sistema Isolato: non scambia nè E nè materia con l'ambiente
se un sistema è in equilibrio termodinamico (equilibrio termico, meccanico, chimico)
i valori di pressione, volume, temperatura e numero di moli sono costanti e uguali per ogni punto del sistema
p, V, T = variabili di stato
definiscono lo stato termodinamico
da uno stato di equilibrio termodinamico A
a uno stato di equilibrio termodinamico B
avviene una trasformazione termodinamica
quasi-statica
reale
ideale
Secondo principio della termodinamica
secondo Kelvin
secondo Clausius
è impossibile realizzare una trasformazione termodinamica in cui unico risultato sia quello di assorbire una quantità di calore da una sola sorgente termica e convertirlo integralmente in lavoro
è impossibile realizzare una trasformazione termodinamica in cui unico risultato sia quello di trasferire una quantità di calore da un corpo a temperatura minore a un corpo a temperatura maggiore
sono delle perturbazioni (variazioni di una grandezza fisica rispetto a una situazione di equilibrio) che si propagano da una SORGENTE a un RIVELATORE
TRASVERSALI: la perturbazione è perpendicolare alla direzione di propagazione
LONGITUDINALI: LA PERTURBAZIONE è PARALLELA ALLA DIREZIONE DI PROPAGAZIONE
principio di sovrapposizione: se due onde incidono nello stesso istante in un punto dello spazio, le perturbazioni relative si sommano algebricamente
possiamo scomporre un'onda complicata nella somma di onde più semplici che, sovrapposte, riproducono l'onda di partenza
onde periodiche: le caratteristiche si ripetono nello spazio a intervalli di tempo costanti
frequenza v = è il numero di oscillazioni complete in un secondo v=1/T
lunghezza d'onda λ= è la distanza percorsa dall'onda in un periodo con velocità v. λ=vT
periodo T = è l'intervallo di tempo più piccolo dopo il quale la perturbazione si ripete
comportamenti caratteristici
diffrazione
onde stazionarie
interferenza
costruttiva
distruttiva
onda sonora= è un'onda elastica longitudinale in cui si propaga una variazione di densità. è generata da un corpo vibrante
v suono= 343 m/s. velocità del suono in aria secca alla temperatura di 20°C e alla pressione di 1 atm
frequenza udibile tra 20 e 20000 Hz
Caratteristiche
intensità sonora / ampiezza dell'onda
altezza/frequenza dell'onda
timbro/forma dell'onda
è una onda elettromagnetica visibile
spettro visibile: è l'insieme delle lunghezze d'onda delle onde elettromagnetiche comprese fra 380 nm e 760 nm
a ogni colore corrisponde un intervallo di lunghezze d'onda dello spettro del visibile
si propaga nel vuoto con una velocità c= 3,00 x 10^8 m/s
c=λv
visione corpi
luminosi: emettono luce che viene percepita direttamente dai nostri occhi, sono sorgenti di luce.
illuminati: diffondono la luce proveniente da un corpo luminoso, che viene poi percepita dai nostri occhi
corpi opachi: assorbono tutta la luce che li investe
corpi trasparenti: lasciano passare tutta la luce che li attraversa
generano un'ombra = area non illuminata in posizione opposta rispetto la sorgente
comportamento ondulatorio della luce
interferenza: è una conseguenza del principio di sovrapposizione
diffrazione: in presenza di un ostacolo la luce non si propaga in linea retta
si trascurano interferenza e diffrazione
si considerano riflessione e rifrazione
dei raggi luminosi
riflessione: il raggio incidente, il raggio riflesso e la perpendicolare alla superficie di incidenza giacciono sullo stesso piano e l'angolo di riflessione ha la stessa ampiezza dell'angolo d'incidenza.
rifrazione: il raggio incidente, il raggio rifratto e la perpendicolare alla superficie di separazione nel punto di incidenza giacciono sullo stesso piano. il rapporto tra seno dell'angolo di rifrazione e seno dell'angolo d'incidenza è costante e pari al rapporto fra l'indice di rifrazione del secondo mezzo e quello del primo mezzo.
positiva
negativa
carica elettrica elementare: e =1,6022 X10–19 C
1 C(coulomb) corrisponde alla carica complessiva di 6,24181018 elettroni
è responsabile della interazione elettrica
due corpi che hanno la carica dello stesso segno si respingono; due corpi che hanno carica di segno opposto si attraggono
gli elettroni hanno carica -e
i protoni hanno carica + e
gli atomi sono complessivamente neutri; n°elettroni = N°protoni
UN CORPO È ELETTRIZZATO QUANDO PRESENTA UN ECCESSO DI CARICHE
POSITIVE O NEGATIVE
le cariche possono passare da un corpo all'altro ma in un sistema chiuso la somma algebrica delle cariche positive e negative non cambia nel tempo
I CORPI POSSONO ESSERE
isolanti: gli elettroni non si allontanano dai corpi a cui appartengono
Conduttori:gli elettroni si muovono liberamente all'interno di un corpo e da un corpo all'altro
strofinio: strofinando due corpi fra loro un certo n° di elettroni passa da un corpo all'altro, si ottengono due corpi con cariche uguali e opposte
Contatto: metto in contatto un conduttore carico con uno scarico, parte della carica del primo passa al secondo. si ottengono due corpi con cariche dello stesso segno
induzione: avvicinando un corpo carico a un conduttore neutro, all’interno di quest’ultimo le cariche opposte alla carica del corpo si avvicinano ad esso, mentre quelle uguali si allontanano. si ottengono due corpi con cariche di segno opposto
L’INTERAZIONE ELETTRICA fra corpi carichi si manifesta attraverso la LEGGE DI COULOMB
campo=è l’insieme dei valori che una grandezza assume in diversi punti dello spazio
FENOMENI ELETTRICI
FISICA DELLE FORZE le cariche elettriche interagiscono a distanza esercitando forze reciproche l’una sull’altra
FISICA DEI CAMPI ogni carica è causa di una modifica delle proprietà dello spazio, che si manifesta come forza elettrica sulle altre cariche
FORZA ELETTRICA
F= qE
E= F/q N/C
IL LAVORO DELLA FORZA ELETTRICA NON DIPENDE DAL PERCORSO SEGUITO MA SOLO DALLE POSIZIONI INIZIALE E FINALE
FISICA DELLE FORZE ENERGIA POTENZIALE ELETTRICA in un punto è pari al lavoro della forza elettrica necessario a portare una carica da quel punto all’infinito U = Vq
FISICA DEI CAMPI POTENZIALE ELETTRICO V in un punto è il rapporto fra l’energia potenziale elettrica in quel punto e la carica di prova q.
V= U/ q = si misura in volt 1 V = 1 J/C C
CAMPO E POTENZIALE: E = − Δ V/ Δ S
UN SISTEMA DI CONDUTTORI È IN EQUILIBRIO ELETTROSTATICO
QUANDO LA DISTRIBUZIONE DELLE CARICHE PRESENTI SUI CONDUTTORI
È COSTANTE NEL TEMPO
all’equilibrio le cariche in eccesso si distribuiscono sulla superficie del conduttore
all’interno del conduttore il campo elettrico è nullo E → 0 sulla superficie del conduttore il campo elettrico è perpendicolare alla superficie stessa
IN CONDIZIONI DI EQUILIBRIO IL POTENZIALE HA LO STESSO VALORE IN TUTTI I PUNTI DEL CONDUTTORE LA SUPERFICIE ESTERNA DI UN CONDUTTORE IN EQUILIBRIO ELETTROSTATICO È UNA SUPERFICIE EQUIPOTENZIALE
L’INTENSITÀ DEL CAMPO ELETTRICO SULLA SUPERFICIE DI UN CONDUTTORE DIPENDE DALLA DENSITÀ SUPERFICIALE DI CARICA
σ = Δ Q /Δ S densità superficiale di carica si misura in C/m2
E = σ/ ε teorema di Coulomb
è un moto ordinato
di cariche elettriche
di intensità i = Δ Q /Δ t
si misura in Ampere 1A=1C/1s
all’interno di un campo elettrico
le CARICHE NEGATIVE si muovono verso i punti a POTENZIALE MAGGIORE
le CARICHE POSITIVE si muovono verso i punti a POTENZIALE MINORE
il verso della corrente elettrica è opposto al moto degli elettroni
LA CONDUZIONE ELETTRICA
NEI LIQUIDI
NEI GAS
NEI SOLIDI
conduttori: le cariche responsabili della conduzione sono gli ELETTRONI
semiconduttori: le cariche responsabili della conduzione sono gli ELETTRONI e le LACUNE
isolanti: non consentono il passaggio di corrente, non vi sono cariche libere di muoversi
le cariche responsabili della conduzione sono gli ioni + e- ; una SOLUZIONE ELETTROLITICA è una soluzione acquosa in cui sono dispersi ioni
le cariche responsabili della conduzione sono gli ioni + e -
NEL VUOTO
le cariche responsabili della conduzione sono gli elettroni
è un insieme di conduttori collegati fra loro e ai poli di un generatore, in modo da formare una struttura lineare chiusa, nella quale vi è un passaggio di corrente con continuità
LEGGI DI KIRCHHOFF
nodo: è un punto in cui convergono tre o più conduttori; 1. la somma delle intensità delle correnti che entrano in un nodo è uguale alla somma delle correnti che escono dal nodo
maglia: è un tratto chiuso di un circuito; 2. la somma algebrica delle differenze di potenziale tra gli estremi dei diversi lati che costituiscono una maglia è nulla
RISOLVERE UN CIRCUITO significa determinare la differenza di potenziale ai capi di ogni resistenza, il verso e l’intensità di tutte le correnti
due o più elementi di un circuito sono collegati in serie: quando ai loro capi si misura la stessa ΔV in parallelo: quando ai loro capi circola corrente di uguale intensità
la POTENZA ELETTRICA erogata da un generatore è pari a P = ΔVi e si misura in watt (W)
si può rappresentare tramite le linee di forza. le linee di forza sono anelli concentrici al filo, perpendicolari al verso della corrente
si può individuare tramite la forza magnetica che agisce su un piccolo magnete di prova punto per punto
Una corrente elettrica
genera un campo magnetico
Una carica in movimento
genera un campo magnetico
UNA CORRENTE ELETTRICA GENERA UN CAMPO MAGNETICO; UN CAMPO MAGNETICO VARIABILE GENERA UNA CORRENTE ELETTRICA
LEGGE
DI FARADAY-NEUMANN
la forza elettromotrice indotta in un circuito è proporzionale alla variazione del flusso del campo magnetico concatenato con il circuito stesso nell’unità di tempo
LEGGE DI LENZ
la forza elettromotrice indotta tende a opporsi alla variazione di flusso che la genera
LE VARIAZIONI DI CORRENTE IN UN CIRCUITO ELETTRICO
GENERANO UNA FORZA ELETTROMOTRICE INDOTTA SUL CIRCUITO STESSO
AUTOINDUZIONE
se la corrente aumenta viene indotta una corrente che contrasta tale aumento e l’intensità complessiva diminuisce
se la corrente diminuisce viene indotta una corrente che contrasta tale diminuzione e l’intensità complessiva aumenta
INDUTTANZA L di un circuitoè il coefficiente di proporzionalità tra flusso concatenato con il circuito e intensità di corrente
sono generate da CARICHE ELETTRICHE OSCILLANTI
sono ONDE TRASVERSALI campo elettrico e campo magnetico sono perpendicolari fra loro
si propagano
a VELOCITÀ COSTANTE
LA LUCE È UN’ONDA
ELETTROMAGNETICA
LO SPETTRO ELETTROMAGNETIC0 è l’insieme di tutte le possibili frequenze o lunghezze d’onda delle onde elettromagnetiche
onde radio, microonde, infrarossi, luce visibile, ultravioletti, raggi X, raggi γ
PRINCIPIO DI RELATIVITÀ RISTRETTA le leggi della meccanica e dell’elettromagnetismo sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali
PRINCIPIO DI INVARIANZA DELLA LUCE NEL VUOTO la velocità delle onde elettromagnetiche è la stessa in tutti i sistemi di riferimento inerziaii
NUOVI CONCETTI DI SPAZIO E TEMPO
LO SPAZIOTEMPO non è uno spazio euclideo; è uno spazio a 4 dimensioni, descritto da tre coordinate spaziali e una coordinata temporale. il quadrato della distanza spazio-temporale ΔS
non cambia passando da un sistema di riferimento inerziale a un altro
nello spaziotempo gli eventi si svolgono all’interno dei «coni di luce»
nuovo concetto di
SIMULTANEITÀ
due eventi che si verificano in due punti A e B di un sistema di riferimento sono simultanei se i segnali luminosi emessi da ciascuno di essi raggiungono nello stesso istante un punto posto alla stessa distanza da A e da B
nuovo concetto di DURATA; un osservatore in moto uniforme rispetto a un orologio misura una durata Δt dilatata rispetto alla durata Δt misurata in quiete
fattore di Lorenz
nuovo concetto di LUNGHEZZA un osservatore in moto uniforme rispetto a un orologio misura una lunghezza Δx del corpo stesso contratta rispetto alla lunghezza Δx misurata in quiete
nuovo concetto di MASSA RELATIVISTICA la massa aumenta all’aumentare della velocità; un osservatore in moto uniforme rispetto al corpo misura una massa maggiore rispetto alla massa m0 misurata in quiete
PROBLEMA DELLA FISICA CLASSICA PROBLEMA DEL CORPO NERO è un corpo che assorbe tutte le frequenze della radiazione incidente; soluzioni proposte
CLASSICHE:LEGGE DI WIEN
LEGGE DI RAYLEIGH-JEANS
NON CLASSICHE: LEGGE DI PLANCK RIPRODUCE MOLTO BENE IL
COMPORTAMENTO SPERIMENTALE
è basata sul MODELLO DEL CORPO NERO: cavità con oscillatori hertziani con ENERGIA QUANTIZZATA
PROBABLITA’: l’energia è distribuita statisticamente tra gli oscillatori
QUANTIZZAZIONE: E l’energia è distribuita statisticamente tra gli oscillatori l’energia degli oscillatori varia per multipli interi di hν
QUANTIZZAZIONE DELLA RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA:
l’energia della radiazione elettromagnetica è composta da piccoli quanti indivisibili detti FOTONI
SPIEGA L’EFFETTO
FOTOELETTRICO: l’emissione di elettroni da parte di un metallo colpito da radiazione elettromagnetica
L’EMISSIONE DI ELETTRONI DIPENDE DALLA FREQUENZA DELLA RADIAZIONE INCIDENTE E NON DIPENDE DALLA SUA INTENSITÀ
CONCETTI IMPORTANTI DELLA FISICA QUANTISTICA
PROBABILITA': le leggi della fisica quantistica non sono deterministiche
LA FUNZIONE D’ONDA: rappresenta uno stato quantistico del sistema
LUNGHEZZA D’ONDA
DI DE BROGLIE: a ogni particella con quantità di moto p è associata una lunghezza d’onda λ =h /p
PRINCIPIO DI
INDETERMINAZIONE: istante per istante non si può definire con certezza quali siano la posizione e la quantità di moto di una particella
PRINCIPIO DI
COMPLEMENTARITÀ: il comportamento corpuscolare e quello ondulatorio delle particelle quantistiche si escludono a vicenda
PRINCIPIO DI
SOVRAPPOSIZIONE: il generico stato quantistico ψ di un sistema è dato istante per istante dalla sovrapposizione di autostati ψ1 , ψ2, ...
è fatta di atomi
elettroni, con carica negativa, sono particelle elementari perché non sono divisibili e sono uguali l'uno all'altro
nucleo con carica positiva
protoni, carica positiva
neutroni, carica neutra
GLI ELETTRONI interagiscono fra loro per mezzo della INTERAZIONE ELETTROMAGNETICA
non sono particelle elementari
L’ATOMO: A (numero di massa) = Z( numero atomico) + N (numero di neutroni)
ORBITALE:È LA FUNZIONE D’ONDA
DEGLI ELETTRONI
IL NUCLEO:IL DECADIMENTO RADIOATTIVO è un processo statistico
DECADIMENTO β: l’INTERAZIONE DEBOLE è responsabile del decadimento β
DECADIMENTO α: l’INTERAZIONE FORTE è responsabile del decadimento α
DECADIMENTO γ: l’INTERAZIONE ELETTROMAGNETICA è responsabile del decadimento γ
REAZIONI NUCLEARI
FISSIONE: un nucleo pesante cattura un elettrone e si divide in 2 o più nuclei più piccoli
FUSIONE: nuclei leggeri si uniscono formando un nucleo di massa maggiore
LE STRUTTURE DELL’UNIVERSO SONO DOVUTE ALL’INTERAZIONE GRAVITAZIONALE
L’UNIVERSO NON È UN’ENTITÀ STATICA, IMMUTABILE ED ETERNA,
MA È IN CONTINUA TRASFORMAZIONE: originato 15 miliardi di anni fa dal Big Bang
LA TEORIA DELLA RELATIVITÀ GENERALE è basata sul PRINCIPIO DI EQUIVALENZA: un sistema di riferimento inerziale in un campo gravitazionale uniforme è equivalente a un sistema di riferimento uniformemente accelerato rispetto al primo, in un campo gravitazionale nullo
è una moderna teoria della gravitazione la gravità è rappresentata dalla curvatura dello spaziotempo le masse incurvano lo spaziotempo
STELLE
distanza
colore
luminosità
è un ammasso di materia allo stato di plasma: gas ionizzato globalmente neutro, costituito da atomi, elettroni, ioni
NASCE dall’addensamento del mezzo interstellare
SI EVOLVE attraverso reazioni di fusione nucleare, passando per diverse fasi di equilibrio
MUORE
piccola massa nebulosa planetaria ¤ nana bianca, supernova o stella di neutroni o buco nero
creano le GALASSIE
click to edit
misurare
CONFRONTARE UNA GRANDEZZA CON LA SUA UNITÀ DI MISURA
le grandezze fisiche
tutto ciò che può essere misurato
unità di misura
utilizza una grandezza fisica di riferimento
Se si MOLTIPLICANO o si DIVIDONO tra loro GRANDEZZE FISICHE DIVERSE si ottiene una NUOVA GRANDEZZA FISICA
MASSA : VOLUME = DENSITÀ
l’unità di misura della densità è il kilogrammo al metro cubo
L’ORDINE DI GRANDEZZA DI UNA MISURA
è la scala del fenomeno che si sta considerando
ordine di grandezza potenza del 10
SISTEMA INTERNAZIONALE DI UNITÀ DI MISURA
Lunghezza (m metro), massa (kg kilogrammo), intervallo di tempo (s secondo), intensità di corrente (A ampere), temperatura (K kelvin), quantità di sostanza (mol mole), intensità luminosa (cd candela)
Spazio, Tempo, Massa
i moti nello spazio e nel tempo
spazio: I corpi si muovono nello spazio quando la loro posizione cambia nel tempo. La TRAIETTORIA è l’insieme dei punti dello spazio occupati dai corpi durante il movimento
tempo: I corpi si muovono comunque nel tempo nello stesso verso dell’asse temporale
Un corpo che si muove descrive una curva detta GRAFICO SPAZIO-TEMPO.
Il GRAFICO SPAZIO-TEMPO è una rappresentazione astratta del moto, con una dimensione in più rispetto al moto spaziale
APPROSSIMAZIONI PER LO STUDIO DEI MOTI
PUNTO MATERIALE
MOTO RETTILINEO
velocità e moto rettilineo uniforme
VELOCITA' MEDIA: v=spazio/tempo unità misura m/s
VELOCITÀ ISTANTANEA calcolata fra due istanti infinitamente vicini
nel grafico spazio-tempo è = alla pendenza del segmento che unisce gli estremi del moto
Nel grafico spazio-tempo è = alla pendenza della tangente alla curva in un certo istante
IL MOTO RETTILINEO UNIFORME: avviene lungo una retta a v costante
la velocità media coincide con la velocità istantanea su tutto il tragitto
IL GRAFICO SPAZIO-TEMPO DEL MOTO RETTILINEO UNIFORME è una retta la cui pendenza coincide con la velocità costante del moto; istante per istante il grafico spazio-tempo fornisce la posizione del corpo
LEGGE ORARIA è la formula che definisce la regola con la quale varia la posizione al passare del tempo
MOTO RETTILINEO UNIFORMEMENTE ACCELERATO
avviene lungo una retta, con accelerazione costante, l’accelerazione media coincide con l’accelerazione istantanea su tutto il tragitto
un corpo in caduta libera compie un MOTO RETTILINEO UNIFORMEMENTE ACCELERATO con accelerazione g = 9,8 m/s2 detta accelerazione di gravità
ACCELERAZIONE: velocità/tempo. unità di misura metri al secondo quadrato
ACCELERAZIONE ISTANTANEA calcolata fra due istanti infinitamente vicini
vettori
è un ente matematico definito da MODULO (LUNGHEZZA della freccia) DIREZIONE (RETTA lungo la quale è diretta) e VERSO (ORIENTAZIONE della freccia); ha PUNTO DI APPLICAZIONE che coincide al PUNTO DI PARTENZA della freccia
I vettori si sommano con: LA REGOLA
DEL PARALLELOGRAMMA e IL METODO
PUNTA-CODA
Nello spazio tridimensionale un vettore è rappresentato da una terna di numeri (vx; vy; vz) detti componenti cartesiane del vettore
MOTO CIRCOLARE UNIFORME
la traiettoria è una circonferenza il modulo della velocità è costante
È costituito dal moto armonico. Il moto armonico è il moto di un corpo che oscilla avanti e indietro su un segmento e il cui grafico spazio-tempo è una sinusoide
Il RADIANTE è la misura dell'angolo che sottende un arco pari al raggio; Archi di circonferenza uguali vengono percorsi in intervalli di tempo uguali
Il grafico spazio-tempo del MOTO CIRCOLARE UNIFORME è un'elica
Forze
che agisce SU UN CORPO LIBERO DI MUOVERSI ne modifica la velocità
SU UN CORPO VINCOLATO ne modifica la forma
FORZE E DEFORMAZIONI SONO DIRETTAMENTE PROPORZIONALI F= kΔx
UNA FORZA si misura con IL DINAMOMETRO è una molla il cui allungamento è tarato
unità di misura N newton: 1N=forza peso di una massa di 102g
LE FORZE SONO VETTORI, SI SOMMANO CON LA REGOLA DEL PARALLELOGRAMMA
FORZA-PESO: è direttamente proporzionale alla massa attraverso l'accelerazione di gravità diretta verso il centro della Terra g 9,8 N/kg
ATTRITO: è una forza che si esercita tra due superfici e si oppone al loro moto relativo
FORZA ELASTICA: è direttamente proporzionale
alla deformazione e opposta a essa (LEGGE DI HOOKE)
MOMENTO DI UNA FORZA rispetto a un polo O è l'analogo della forza nelle rotazioni
MOMENTO TORCENTE o COPPIA DI FORZE se la forza è perpendicolare all'asse di rotazione
PRESSIONE
è il rapporto tra la forza che preme su una superficie e l'area della superficie stessa
PRESSIONE
IDROSTATICA
è la pressione che un liquido esercita
su un corpo immerso
forze e equilibrio
UN CORPO IN EQUILIBRIO STATICO INIZIALMENTE FERMO CONTINUA A RIMANERE FERMO. Condizioni: È NULLA LA SOMMA DI TUTTE LE FORZE APPLICATE È NULLA LA SOMMA DI TUTTI I MOMENTI DELLE FORZE APPLICATE
BARICENTRO: Punto di applicazione
della forza-peso di un corpo
CENTRO DI MASSA: Punto di applicazione
di tutte le forze agenti su un corpo
UN CORPO APPESO È IN EQUILIBRIO
INSTABILE: il vincolo v
è sotto il baricentro G. Il corpo si allontana dalla posizione di equilibrio instabile se viene allontanato di poco
INDIFFERENTE: il vincolo v
è sul baricentro G. Il corpo si trova in un’altra posizione di equilibrio se viene allontanato di poco
STABILE: il vincolo v
è sopra il baricentro G. Il corpo torna nella posizione di equilibrio stabile se viene allontanato di poco
EQUILIBRIO NEI FLUIDI: un fluido è in equilibrio quando è nulla la somma delle forze di volume e di superficie agenti su ciascuna sua porzione Con la PRESSA IDRAULICA si possono equilibrare forze intense con forze meno intense
MACCHINE SEMPLICI servono per equilibrare forze resistenti con forze di intensità diversa
Fr forza resistente Fe forza equilibrante
PIANO INCLINATO (la forza resistente è la forza-peso Fp) LEVE (DI PRIMO GENERE , DI SECONDO GENERE, DI TERZO GENERE) CARRUCOLA (FISSA o MOBILE) VERRICELLO
I PRINCIPI DELLA FISICA
PRIMO PRINCIPIO DELLA DINAMICA O PRINCIPIO DI INERZIA: L’inerzia di un corpo materiale è la sua tendenza a opporsi ai cambiamenti di velocità. IL MOTO È PER INERZIA RETTILINEO UNIFORME. Un corpo che persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme cambia tale stato solo se esistono forze non equilibrate impresse su di esso.
PRINCIPIO DI RELATIVITÀ GALILEIANA Le leggi della meccanica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali
SECONDO PRINCIPIO accelerazione DELLA DINAMICA O LEGGE DI NEWTON: Le forze sono responsabili delle accelerazioni
TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA O PRINCIPIO DI AZIONE E REAZIONE: Quando un corpo A esercita una forza su un corpo B, il corpo B esercita contemporaneamente una forza sul corpo A, con la stessa direzione ma verso opposto.
INTERAZIONE: è un’azione reciproca fra due corpi (interazione gravitazionale , interazione elettromagnetica, interazione nucleare forte, interazione nucleare debole)
LA CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA
SI CONSERVA (l’energia dell’Universo è costante), SI TRASFERISCE (mediante una forza che compie lavoro) SI MISURA IN JOULE (J)
ENERGIA CINETICA: il lavoro compiuto su un corpo da una forza è uguale alla variazione dell’energia cinetica del corpo
ENERGIA POTENZIALE
GRAVITAZIONALE: si trasforma in energia cinetica grazie al lavoro della forza peso
ENERGIA POTENZIALE
ELASTICA: si trasforma in energia cinetica grazie al lavoro della forza elastica
L’ENERGIA MECCANICA: si conserva in assenza di forze dissipative
QUANTITÀ DI MOTO E MOMENTO ANGOLARE
LA QUANTITÀ DI MOTO TOTALE di un sistema SI CONSERVA SE SUL SISTEMA NON AGISCONO
FORZE ESTERNE
NEGLI URTI
IL CENTRO DI MASSA di un sistema se era fermo resta fermo se era in moto rettilineo uniforme permane in moto rettilineo uniforme
una forza che agisce su un corpo per un intervallo di tempo Δt
modifica la sua quantità di moto
IL MOMENTO ANGOLARE TOTALE
di un sistema SI CONSERVA SE È NULLO IL MOMENTO TOTALE DELLE FORZE AGENTI SUL SISTEMA
SE IL MOMENTO TOTALE DELLE FORZE ESTERNE NON È NULLO La variazione del momento angolare di un sistema è pari al prodotto del momento M → della forza per l’intervallo di tempo
LA GRAVITAZIONE UNIVERSALE
osservazioni – dati– leggi empiriche
3 LEGGI DI KEPLERO: DESCRIZIONE MATEMATICA DEL MOTO DEI PIANETI INTORNO AL SOLE
LEGGE FISICA UNIVERSALE che unifica in un’unica formula fenomeni apparentemente diversi
INTERAZIONE GRAVITAZIONALE:
MASSA GRAVITAZIONALE
unita ai PRINCIPI DELLA DINAMICA spiegano
IL MOTO DI TUTTI I CORPI SOGGETTI ALLA FORZA DI GRAVITÀ
L’INTERAZIONE GRAVITAZIONALE TIENE INSIEME
LA MATERIA NELL’UNIVERSO