Fisica classica e moderna

 

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Portale fisica

Fisica scuola elementare , scuola media, scuola superiore e università

 

 

 

FISICA

 

NOZIONI GENERALI:
Quanto noi oggi conosciamo come prodotti di tecnologia, dalla macchina fotografica all’elettricità, gli aerei, la radio, il telefono satellitare, altro non sono che applicazioni di fisica destinate agli umani.
L’esplorazione del mondo sotto il profilo scientifico, indagando su quanto sia matematicamente dimostrabile, ha determinato il vero controllo umano sulla materia e sui fenomeni che possiamo osservare.
A differenza della politica, in cui le leggi sono tante, complicate e perennemente opinabili, in fisica tutto si sorregge su poche leggi di una semplicità incredibile, ma tecnicamente insindacabili.
La rigidezza, la rigorosità delle leggi della fisica, consentono lo sviluppo di tecnologie basate su presupposti di alta affidabilità ed è proprio per tale motivo che oggi la tecnologia è accessibile al genere umano.

 

Gli albori della fisica:
La fisica, per come la conosciamo oggi, è il risultato di un’evoluzione che ha origine in tempi remoti, quando ancora non esistevano numeri né alfabeti. Ha attraversato millenni di esperienze ed ha acquisito strumenti sempre migliori per catalogare, definire ed eventualmente riprodurre determinati fenomeni.
Quando la matematica divenne parte integrante della fisica ed infine della chimica, si iniziò a distinguere tali dottrine, forse erroneamente, secondo alcuni. H. Rutherford, un pioniere del nucleare, scherzosamente asseriva: “non esiste nulla, apparte la fisica.”.
Il termine fisica deriva dalla parola greca φυσις che significa natura, creazione, in onore al primo ufficiale manifestarsi di un interesse umano verso le cause dei fenomeni naturali, in grecia nel 400 a.C.: intellettuali greci come Talete di Mileto, Pitagora, all’epoca si interrogavano sull’ αρχή , il principio di ogni cosa esistente. Ma poiché l’assenza di strumenti adatti impediva ogni ulteriore approfondimento, non sono interamente contemplati in fisica. Rientrano nella filosofia presocratica noti come i “naturalisti”.
Si fermarono con Democrito e Leucippo, i quali dimostrarono, con la logica, che dividendo infinite volte la materia in teoria si dovrebbe arrivare a niente, ma per paradosso nulla dovrebbe esistere, pertanto alla base della materia dovevano esserci delle particelle indivisibili che, nella lingua greca del 300 a.C. si diceva ατομος : atomo.
Dopo la caduta dell’Impero Romano non si ebbe grande progresso scientifico: ci si atteneva a Tolomeo, ed al concilio di Nicea. Eppure la ricerca farmaceutica ed infine l’alchimia procedevano i loro esperimenti.
Il vero sviluppo della fisica si ebbe più tardi con studiosi quali Galileo, Leibnitz, Newton, Pascal, Maxwell, per finire con l’esplorazione dell’atomo con Bohr e la teoria della relatività di Einstein, oppure con l’algebra di Boole, la macchina di von Neumann che oggi è diventato il personal computer.

 

Le branche della fisica:
In fisica moderna si distinguono diverse branche, identificate per lo più dal tipo di fenomeno prevalentemente osservato. Per una visione schematica, potremmo distinguere:

• Meccanica: deriva dal greco μηχανή , macchina, marchingegno. È la base di tutta l’esplorazione della fisica, quella che contiene le regole di base. Viene a sua volta divisa in:
• Cinematica: dal greco κινεματον , movimento. Studia le qualità fisiche del movimento puro
• Statica: dal greco στασις , equilibrio, studia l’equilibrio nelle macchine
• Dinamica: dal greco δυναμις , forza naturale. Studia le forze, la potenza e l’energia.

 

• Ottica: dal greco οπτω, vedo. Studia i fenomeni luminosi.
• Acustica: dal greco ακουω, ascolto. Studia i fenomeni sonori.
• Termica: dal greco θερμος, calore. Studia i processi energetici nelle trasformazioni della materia
• Astrofisica: dal greco αστρον , stella. Studia la natura ed il moto di stelle e pianeti
• Elettromagnetismo: Studia fenomeni elettrici, reazioni fortissime di particelle non osservabili.

Al livello tecnico esistono molti altri tipi di branche di fisica: il forte progresso degli ultimi cento anni hanno generato diversi impieghi sempre più specifici, dall’ingegneria alla chimica.

Fonte: http://www.webalice.it/greendog/cs/files/fisica10.doc

 

 

Lista argomenti in fase di ricerca e analisi che saranno pubblicati in futuro :

 

Argomenti generali	contenuti specifici
Quantità fisiche	il metodo scientifico, misure fisiche
	analisi dimensionale
	sistemi e unità di misura, costanti fisiche
Cinematica	posizione, velocità, accelerazione
	moti notevoli:  inerziale, circolare uniforme, unif. accelerato
	legge oraria e rappresentazione grafica
	moti unidimensionali, nel piano e nello spazio
	coordinate cartesiane, sferiche, cilindriche
Analisi vettoriale	vettori tridimensionali
	somma di vettori
	prodotto scalare e prodotto vettoriale
Dinamica	forza
	principio d'inerzia
	sistemi inerziali
	massa e forza
	secondo principio
	velocità ed accelerazione vettoriali
	forza costante, piano inclinato
	caduta libera
	forza elastica, moto armonico
	oscillatori accoppiati
Relatività galileiana	sistemi di riferimento inerziali
	trasformazioni di Galilei
	sistemi non inerziali
	forze apparenti: centrifuga e di Coriolis
	pendolo di Focault
Lavoro ed energia	teorema delle forze vive
	forze conservative, energia potenziale
	oscillatore armonico
	vincoli e attrito
Leggi di conservazione	costanti del moto e simmetrie
	energia, impulso, momento angolare
	teorema di Noether
Problema dei due corpi	baricentro e moto relativo
	moti in campo centrale, potenziale efficace
	oscillatore tridimensionale
	problema di Keplero
	moto dei pianeti
	satelliti geostazionari
Urti	variabili cinematiche
	conservazione impulso
	urti elastici ed anelastici
	angolo limite
	sistemi a massa variabile
	moto a reazione
Sistemi composti	baricentro
	energia totale
	momento angolare totale
	momento delle forze
	dinamica dei sistemi composti
Corpo rigido	gradi di libertà, traslazioni e rotazioni
	baricentro, impulso, I equazione cardinale
	momento angolare, II equazione cardinale
	tensore d'inerzia, esempi notevoli
	energia cinetica, lavoro,
	statica del corpo rigido
	pendolo fisico e pendolo di torsione
	giroscopio
Termologia	sistemi e variabili termodinamiche
e termodinamica	temperatura e termometro
	equazione di stato, gas perfetto
	lavoro
	primo principio, calore
	capacità termica
	cicli e ciclo di Carnot, rendimento
	secondo principio
	temperatura termodinamica assoluta
	entropia
Meccanica teorica	calcolo delle variazioni
(di base)	sistemi voncolati
	principi variazionali
	formulazione lagrangiana della meccanica
	simmetrie e leggi di conservazione
	momenti generalizzati
	coordinate cicliche
	piccole oscillazioni
	formulazione di Hamilton
	variabili coniugate ed equazioni canoniche
	funzione di Routh
	Trasformazioni canoniche
	Parentesi di Poisson
	spazio delle fasi
	teorema di Liouville
Cinematica relativistica	trasformazioni di Galilei e somma delle velocità
	trasformazioni di Lorentz
	postulati delle relatività ristretta
	spazio di Minkowski, simultaneità e causalità
	aberrazione, effetto Doppler
	struttura della cinematica relativistica
	effetto Compton
	dinamica relativistica
Termodinamica II	potenziali termodinamici
	entropia di mescolamento
	terzo principio e sue conseguenze
	fasi termodinamiche, curve di coesistenza
	equazione di Clapeyron
	gas di van der Waals
	miscela binaria e transizione di fase
Fisica cinetica	equazione del trasporto
	distribuzione di Maxwell-Boltzmann
	teorema-H ed entropia
	diffusione ed effusione molecolare
	moto browniano
	equazione di Stokes-Einstein
Fisica Statistica	spazio delle fasi, peso statistico, massimo volume
(classica)	principio di Boltzmann
	insieme microcanonico
	equazione di Sakur-Tetrode
	teorema di equipartizione, calori specifici, legge Dulong-Petit
	insieme canonico, energia libera
	insieme grancanonico, potenziale chimico
	equilibrio termico della radiazione
	formula di Rayleigh-Jeans
	formula di Wien, legge dello spostamento
	costante di Stefan-Boltzmann
	formula di Planck
	potenziali termodinamici per gas di fotoni
Elettrostatica	legge di Coulomb
	campo elettrico
	teorema di Gauss
	prima equazione di Maxwell
	potenziale elettrico
	dipolo elettrico
	conduttori elettrici statici
	capacità
	energia campo elettrostatico
	problema del campo nel vuoto, condizioni al bordo
	dielettrici, polarizzazione elettrica
	condizioni al bordo per E e D
	energia lelettrostatica in presenza di dielettrici
Correnti stazionarie	corrente elettrica
	equazione di continuità
	modello classico della conduzione elettrica
	legge di Ohm
	legge di Joule
	forza elettromotrice
	circuiti corrente continua
	leggi di Kirchhoff
	conduzione in liquidi e gas
	correnti quasi stazionarie
	carica e scarica condensatore
	cenni superconduttori
Magnetismo	campo magnetico
	forza di Lorentz
	legge di Biot Savart
	campo magnetico solenoide
	campo magnetico dovuto a corrente in spira circolare
	momento magnetico di dipolo
	potenziali magnetostatici vettore e scalare
	seconda equazione di Maxwell
	moto di cariche in campo magnetico
	frequenza di Larmor
	polarizzazione magnetica, vettori H e B
	materiali dia-, para- e ferro-magnetici
	interpretazione microscopica delal magnetizzazione
	circuiti magnetici
	elettromagneti e magneti permanenti
Induzione magnetica	campi lentamente variabili
	legge di Faraday Lenz Neumann
	autoinduzione e mutua induzione
	circuito RL
	energia magnetica
	circuito LC
	corrente di spostamento
	equazioni di Maxwell
Elettromagnetismo	oscillazioni elettriche, correnti alternate
	circuito RLC
	equazioni di Maxwell complete
	onde elettromagnetiche
	onde piane, polarizzazione
	onde nei dielettrici
	onde nei conduttori, effetto pelle
	onde nei plasmi
	energia, impulso e moomento angolare di un'onda
	vettore di Poynting
	tensore degli sforzi di Maxwell
	pressione di radiazione
	pacchetti d'onda, velocità di fase e di gruppo
	formulazione covariante dell'elettrodinamica
	trasformazioni di Lorentz
	sorgenti di radiazione e.m. e carica in moto
	dipolo elettrico e magnetico oscillante e radiazione associata
	campi prossimi e distanti dalla sorgente
	potenziali ritardati
	espansione in multipoli
	effetto Doppler
	irraggiamento di dipolo
	formula di Lienard
	sezione d'urto Thomson
Ottica	onde elettromagnetiche
	leggi di riflessione e rifrazione delle onde nei mezzi
	leggi di Fresnel e Brewster
	dispersione, principio di Huygens-Fresnel
	interferenza, coerenza
	interferometro di Michelson
	diffrazione, Fraunnhofer, apertura circolare e rettangolare
	principio di Babinet
	retcolo di diffrazione, risoluzione
	ottica geometrica e ottica fisica
Fluidodinamica	fluidodinamica, equazione di Eulero
	viscosità, equazione di Navier-Stokes
	teoria della elasticità
Metodi Matematici	equazione di d'Alembert e del calore
	spazi di Hilbert
	spazi delle funzioni C0, L1, L2 e delel successioni
	basi ortonormali
	set completi
	serie di Fourier e applicazioni
	operatori lianear in dimensione infinita
	autovettori propri e impropri
	prodotto tensoriale di spazi
	serie di potenze
	esempi di funzioni di variabile complessa
	funzioni armoniche
	problema di Dirichlet
	analisi in frequenza e trasformate di Fourier
	principio di indeterminazione
	trasformate e antitrasformate, applicazioni
	delta di Dirac e distribuzioni
	funzioni di Green
	causalità e condizioni al bordo, applicazioni
	prodotto di convoluzione, circuiti
	equazioni differenziali della fisica–matematica
	equazioni di d'Alembert, del calore, di Laplace
	funzioni analitiche e teorema di Cauchy
	sviluppo di Taylor-Laurent
	poli, singolarità e teroremi associati
Meccanica Quantistica	Crisi della fisica classica, esperimenti cruciali
	cenni all'atomo di Bohr, onde di de Broglie,
	postulati interpretativi della Meccanica Quantistica
	osservabili, rappresentazioni
	equazione di Schroedinger
	momento angolare
	oscillatore armonico
	atomo d’idrogeno
	metodi d’approssimazione
	teoria elementare dello scattering
	particelle identiche
Struttura della Materia	Distribuzioni quantistiche nella meccanica statistica. Fluttuazioni.
	Introduzione alla fisica dello stato solido.
	Interazione radiazione-materia.
	Laser e Maser.
Fisica Nucl. e subnucl.	Struttura del nucleo
	decadimenti α, β,, γ
	processi di diffusione e assorbimento
	fissione, reattori nucleari e fisica dei neutroni
	Neutrini
	classificazione delle particelle elementari,
	Le simmetrie discrete.
	Il modello a quarks.
	Le interazioni e le leggi di conservazione.
Astrofisica	Strutture ed evoluzione stellare.
	Modelli solari standard, eliosintesi e problema dei neutrini solari
	Struttura ed evoluzione delle galassie.
	Recessione delle galassie e cosmologia del big-bang
	Nucleosintesi primordiale e radiazione di fondo.
	Materia oscura.
	Calibratori di distanza nell’universo.

 

Grandezze fisiche e calcolo vettoriale

Metodo sperimentale. Grandezze fisiche fondamentali e derivate. Unità di misura. Grandezze scalari e vettoriali. Vettori. Algebra vettoriale: somma e differenza di vettori (metodo geometrico ed analitico). Prodotto scalare e vettoriale.

Cinematica del punto materiale

Sistema di riferimento. Concetto di punto materiale. Spostamento. Velocità. Accelerazione. Moto rettilineo uniforme. Moto rettilineo uniformemente accelerato. Moto dei gravi. Moto uniforme ed uniformemente accelerato in 2 e 3 dimensioni. Moto circolare uniforme. Moto del proiettile.

Dinamica del punto materiale

Forza. Massa ed inerzia. Sistemi inerziali. Leggi del moto di Newton. Esempi di forze: forza di gravitazione, peso, reazioni vincolari, forze elastiche, attriti, forze centripete e centrifughe. Quantità di moto e sua conservazione. Lavoro compiuto da una forza costante. Potenza. Energia cinetica. Teorema dell’energia cinetica. Energia potenziale. Forze conservative e non conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Teorema lavoro-energia in presenza di forza non conservative.

Moto oscillatorio

Moto periodico. Moto armonico semplice. Energia dell’oscillatore armonico semplice. Periodo del moto armonico semplice. Frequenza naturale. Legge oraria, velocità ed accelerazione del moto armonico semplice. Pendolo semplice. Moto armonico smorzato. Vibrazioni forzate e risonanza.

Elementi di Meccanica dei sistemi di punti materiali

Sistemi di punti materiali. Centro di massa. Momento di una forza. Momento di inerzia. Equazione fondamentale della dinamica rotazionale. Momento angolare e sua conservazione.

Meccanica dei fluidi

Densità. Pressione e sue unità di misura. Il principio di Pascal. Elevatore idraulico. Pressione idrostatica. Legge di Stevino. Vasi comunicanti. Pressione atmosferica e sua misura. Barometri e manometri. Principio di Archimede. Galleggiamento dei corpi. Fluidi ideali e reali. Moto stazionario e laminare. Equazione di continuità. Portata. Teorema di Bernoulli e sue applicazioni (effetto Venturi, stenosi ed aneurisma). Viscosità. Equazione di Poiseuille. Moto turbolento.

Moto ondulatorio

Onde meccaniche e propagazione di un’onda. Impulso ed onda periodica. Periodicità spaziale e temporale. Differenza tra velocità dell’onda e delle particelle. Onde sinusoidali e lunghezza d’onda. Fronti d’onda. Onde circolari rettilinee, piane e sferiche. Energia trasportata dall’onda e sua intensità. Velocità ed intensità. Onde trasversali e longitudinali. Riflessione. Rifrazione. Diffrazione. Interferenza. Onde stazionarie.

Termologia

Equilibrio termodinamico e concetto di temperatura. Temperatura e termometri. Scale termometriche. Punto triplo dell’acqua. Dilatazione termica di solidi, liquidi e gas. Leggi di Boyle, Charles e Gay-Lussac. Scala della temperatura assoluta. Equazione di stato dei gas perfetti. Cenni sulla interpretazione molecolare della temperatura. Calore e sua unità di misura. Capacità termica e calore specifico. Misura del calore specifico ed esperienza di Joule. Trasmissione del calore. Conduzione, convezione ed irraggiamento. Cambiamenti di stato.

Elettrostatica

Fenomeni di elettrizzazione e carica elettrica. Conduttori ed isolanti. Legge di Coulomb. Campo elettrico generato da cariche puntiformi. Campo elettrico e linee di forza di cariche puntiformi. Principio di sovrapposizione. Energia potenziale elettrostatica. Potenziale elettrostatico e differenza di potenziale. Analogia tra potenziale gravitazionale e potenziale elettostatico. Definizione di eV. Relazione tra potenziale e campo elettrico. Potenziale in un campo elettrico uniforme. Potenziale elettrostatico prodotto da una o più cariche puntiformi. Energia potenziale elettrostatica di due cariche elettriche puntiformi. Superficie equipotenziale e sue proprietà. Esempi di superfici equipotenziali. Potenziale generato da un dipolo elettrico.

Campo elettrico e potenziale di un conduttore carico isolato (cenni). Induzione elettrostatica. Definizione di capacità e capacità elettrica di un conduttore sferico. Condensatori e capacità di un condensatore piano. Condensatori collegati in serie e parallelo. Energia elettrostatica di un condensatore ed energia associata al campo elettrico. Dielettrici in un condensatore. Legge di Coulomb in presenza di un dielettrico.

 

Cos’è la fisica
(spunti liberamente elaborati  dall’introduzione a “La fisica per i licei scientifici” di Ugo Amaldi, Zanichelli ed.)

La fisica è soprattutto un metodo di comprensione della realtà. Nel nostro contesto la realtà va intesa come l’insieme degli aspetti osservabili e misurabili della natura.
Tale metodo consiste nella costruzione e nell’uso di strutture matematiche - spesso assai astratte e complesse - che sono rappresentazioni idealizzate di fenomeni fisici e che vengono codificate in leggi, teorie e modelli.

                Proprio perché la fisica è uno dei metodi di comprensione della realtà, l’immagine scientifica del mondo  ha il compito non di sostituire,  ma di affiancare  la tensione morale, lo spirito religioso, le idee forza, le tradizioni, le aspirazioni con cui ciascuno di noi dà  senso alla propria vita.
Coloro che avranno acquisito una visione scientifica dell’universo materiale vedranno con occhi diversi se stessi e gli altri, le proprie idee e le proprie motivazioni, ma non avranno perso la capacità di meravigliarsi, di provare emozioni, di credere e di amare. (U.Amaldi)

La legge fisica esprime una regolarità nel comportamento di un fenomeno naturale, che viene individuata grazie alla osservazione e alla effettuazione di esperimenti (metodo sperimentale).
Con un processo mentale di induzione, i risultati così ottenuti vengono scritti nella forma più quantitativa possibile, ovvero secondo il linguaggio della matematica, che è lo strumento di pensiero più preciso che l’umanità conosca.
Non è possibile ottenere la sicurezza assoluta circa la validità di una legge sperimentale.

Le teorie sono costruzioni della mente dell’uomo e vengono proposte per integrare in un unico schema mentale i fatti osservati e i risultati di molti esperimenti.
Una teoria scientifica è uno schema logico sufficientemente generale che, partendo da un certo numero di leggi sperimentali e di osservazioni indipendenti, è più predittivo delle leggi e delle osservazioni da cui si è partiti.

Leonardo da Vinci ebbe intuizioni teoriche importanti e la capacità di immaginare applicazioni originali e sorprendenti delle conoscenze acquisite, però non riuscì a sintetizzare l’enorme mole delle sue conoscenze in una teoria, cioè in un quadro culturale unitario. (U. Amaldi)

Una teoria è vera finché è in accordo con i risultati e le osservazioni note; pertanto una teoria è sempre “provvisoriamente vera” in un campo di validità ben definito.

Un modello è una rappresentazione idealizzata di fenomeni fisici, che contiene semplificazioni o ipotesi arbitrarie in un certo campo di applicabilità.
Talvolta una teoria che si è dimostrata non corrispondente a tutti i risultati sperimentali viene degradata a modello; in tal caso il modello rimane utile per predire in modo semplice alcuni fenomeni. Altre volte un modello è una teoria non ancora completa, che però promette di assumere una validità più generale una volta che venga integrata con nuove informazioni.

Gli oggetti dell’indagine scientifica devono essere osservabili e misurabili; in tal caso prendono il nome di grandezze fisiche.
La scelta delle grandezze scientifiche è arbitraria: le grandezze fisiche non vengono “scoperte” dal ricercatore, ma esse sono strumenti concettuali liberamente “inventati”.
Le grandezze fisiche non sono oggetti tangibili, ma concetti della nostra mente.
Una grandezza fisica deve essere definita in modo operativo, cioè la definizione richiede la descrizione degli strumenti usati  e della procedura non ambigua (detta “protocollo”) con cui utilizzarli.

 

Autore: Carlo Lazzaro, settembre ’09

Fonte : http://www.liceocuriel.it/Lazzaro/cos'%C3%A8%20la%20fisica.doc

 

 

Le discipline della Fisica

 

disciplina	ambito di studio
meccanica	studia il moto (cinematica e dinamica) e l'equilibrio (statica) dei corpi
termodinamica	studia le trasformazioni di calore in lavoro, e viceversa, e i fenomeni e le proprietà a esse collegate
acustica	studia i suoni, le foro proprietà e i loro meccanismi di produzione, propagazione, ricezione
elettrodinamica	studia il complesso dei fenomeni relativi all'elettricità e al magnetismo
ottica	studia i fenomeni luminosi, cioè quelli relativi al comportamento delle radiazioni che impressionano l'occhio (radiazioni ottiche) o, più in generale, quelli relativi al comportamento di tutte le radiazioni elettromagnetiche
relatività speciale	studia il complesso dei fenomeni che avvengono quando i corpi si muovono (o ristretta) con velocità prossime a quella della luce; nell'ambito di questa teoria è formulato il principio di equivalenza fra massa ed energia, che consente, fra  l'altro, di spiegare l'origine dell'energia generata dalle reazioni di fusione e di fissione nucleare
relatività generale	costituisce la teoria più generale della gravitazione
meccanica quantistica	studia i sistemi quantizzati, cioè i sistemi in cui le grandezze considerate non possono essere infinitamente piccole, ma sono sempre multiple di una  quantità "discreta", o "quanto" (i quanti sono quantità estremamente piccole di energia e di altre grandezze fisiche, quali carica elettrica, momento magnetico ... ), non ulteriormente divisibile
meccanica statistica	studia le proprietà dei sistemi costituiti da un gran numero di particelle in movimento disordinato riuscendo a determinarne le configurazioni possibili, mediante il calcolo delle probabilità
fisica nucleare	studia i nuclei atomici e le reazioni in cui sono coinvolti
fisica atomica	studia le proprietà degli atomi
fisica delle particelle	studia i costituenti ultimi della materia, quali elettroni, neutroni, protoni, mesoni, quark
fisica del plasma	studia i gas costituiti da particelle ionizzate
fisica dello stato solido	studia le proprietà fisiche dei solidi (per es., quelle elettriche, dielettriche, elastiche, termiche), con particolare attenzione alle proprietà comuni a grandi insiemi di sostanze; costituisce una base fondamentale per lo sviluppo dell'elettronica (per es., con il suo studio dei semiconduttori)

Discipline di confine con altre scienze

fisica molecolare	studia le proprietà delle molecole
astrofisica	studia la struttura e le caratteristiche fisiche dei corpi celesti e della materia  cosmica
geofisica	studia i fenomeni fisici che hanno luogo nell'atmosfera, sulla superficie o  nell'interno della Terra
biofisica	studia, sotto l'aspetto fisico, i fenomeni biologici
criogenia	studia i fenomeni che avvengono a temperature estremamente basse  (il termine deriva dal greco kryos, freddo, gelo)

 

Fonte: http://digilander.libero.it/antoniopalladino/ISA_FILE/fisica/intro_metodo_sperimentale.doc

Autore: Palladino

 

CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE
1.1 Introduzione. 1.2 Moto rettilineo. 1.3 Velocità nel moto rettilineo (Esempio 1.1: lettura).   1.4 Accelerazione nel moto rettilineo (Esempi 1.2, 1.3, 1.4, 1.5: lettura).   1.5 Moto verticale di un corpo (Esempio 1.6: lettura). 1.6 Moto armonico semplice. 2.1 Moto nel piano. Posizione e velocità (tranne “Componenti polari”). 2.2 Accelerazione nel moto piano (in “Componenti cartesiane” solo il primo e l’ultimo paragrafo). 2.3 Moto circolare, fino eq. 2.10 ma compresi i primi paragrafi di pag. 32 (fino eq. 2.15 esclusa). 2.4 Moto parabolico dei corpi (Esempio 2.4: lettura). 2.5 Moto nello spazio. 2.6 Riepilogo sulla cinematica del punto. 5.1 Sistemi di riferimento. Velocità e accelerazione relative. (lettura, escluso “Velocità e accelerazione di un punto rispetto ad un altro). 5.3 Moto di trascinamento traslatorio rettilineo.

DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE 
3.1 Principio d’inerzia. Introduzione al concetto di forza.  3.2 Leggi di Newton.  3.3 Quantità di moto. Impulso. (Esempio 3.1: lettura). 3.4 Risultante delle forze. Equilibrio. Reazioni vincolari. (Esempio 3.2: lettura). 3.5 Classificazione delle forze. 3.6 Azione dinamica delle forze. (Esempi 3.3, 3.4). 3.7 Forza peso. 3.8 Forza di attrito radente (Esempi 3.5, 3.6, 3.7). 3.9 Piano inclinato (Esempio 3.10). 3.10 Forza elastica (Esempi 3.11, 3.12). 3.11 Forza di attrito viscoso (Esempi 3.11, 3.12). 1.7 Moto rettilineo smorzato esponenzialmente. 3.12 Forze centripete (Esempi 3.13, 3.14). 10.1 Richiamo delle proprietà già viste. 10.2 Proprietà dell’equazione differenziale dell’oscillatore armonico (fino pag. 182). Esempio 10.1. 3.13 Pendolo semplice. 10.5 Somma di moti armonici su assi ortogonali (lettura). 10.6 Oscillatore armonico smorzato da una forza viscosa (lettura). (Esempio 10.3: lettura). 10.7 Oscillatore armonico forzato (da “Studio della risposta in funzione di w”: lettura). 10.9 Oscillazioni e onde. 3.14 Tensione dei fili (Esempi 3.15, 3.16, 3.17). 5.2 Sistemi di riferimento inerziali. Relatività galileiana. (lettura). 5.4 Moto di trascinamento rotatorio uniforme (lettura). Esempi 5.3, 5.4, 5.5, 5.6: lettura. 5.5 Alcuni commenti (lettura).

LAVORO ED ENERGIA PER IL PUNTO MATERIALE
4.1 Lavoro. Potenza. Energia cinetica. 4.2 Lavoro della forza peso. (Esempio 4.1). 4.3 Lavoro di una forza elastica. 4.4 Lavoro di una forza di attrito radente. (Esempio 4.3). 4.5 Forze conservative. Energia potenziale. 4.6 Conservazione dell’energia meccanica. (Esempi  4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8: lettura). 10.3 Energia dell’oscillatore armonico (Esempio 10.2: lettura). 4.8 Riepilogo sulla meccanica del punto.

 

IL MOMENTO ANGOLARE
4.7  Momento angolare. Momento della forza.  11.1 Forze centrali.  11.2 La forza gravitazionale.  11.5 Energia potenziale gravitazionale (Esempi  11.1, 11.2, 11.3, 11.4: lettura).

DINAMICA DEI SISTEMI 
6.1 Sistemi di punti. Forze interne e forze esterne. (Esempio  6.1: lettura).  6.2 Centro di massa di un sistema di punti. Teorema del moto del centro di massa. (Esempi  6.2, 6.3, 6.4, 6.5: lettura). 6.3 Conservazione della quantità di moto. (Esempi  6.6, 6.7: lettura).  7.3 Corpo continuo. Densità. Posizione del centro di massa. (Esempio 7.2: lettura). 8.1 Urti tra due punti materiali. 8.2 Urto completamente anelastico. (Esempi 8.1, 8.3: lettura).  8.3 Urto elastico. (Esempio 8.4: lettura).  8.4 Urto anelastico.    

TERMOMETRIA E CALORIMETRIA
12.1 Sistemi e stati termodinamici.  12.2 Equilibrio termodinamico. Principio dell’equilibrio termico. 12.3 Definizione di temperatura. Termometri.  12.7 Calorimetria. (Esempio 12.1: lettura).  12.8 Processi isotermi. Cambiamenti di fase. (Esempio 12.3: lettura).  12.9 Trasmissione del calore.

PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA 
12.6 Trasformazioni termodinamiche. Lavoro e calore. 12.11 Conclusioni riassuntive. 13.1 Leggi dei gas. Equazione di stato dei gas ideali. (Esempi 13.1, 13.2: lettura). 13.3 Trasformazioni di un gas. Lavoro. (Esempi 13.4, 13.5: lettura). 13.4 Calore. Calori specifici. 12.4 Sistemi adiabatici. Esperimenti di Joule. Calore. 12.5 Primo principio della termodinamica. Energia interna.  13.5 Energia interna del gas ideale. 13.6 Studio di alcune trasformazioni. (Esempi 13.6, 13.7, 13.8: lettura).  13.7 Trasformazioni cicliche. (Esempio 13.9: lettura).

SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
14.1 Enunciati del secondo principio della termodinamica. 14.2 Reversibilità e irreversibilità.  14.3 Teorema di Carnot. (Esempio 14.1: lettura). 14.4 Temperatura termodinamica assoluta. 14.5 Teorema di Clausius. 14.6 La funzione di stato entropia. 14.7 Il principio di aumento dell’entropia. 14.8 Calcoli di variazioni di entropia. (Esempio 14.3, 14.4, 14.5: lettura). 14.9 Entropia del gas ideale. 14.10 Energia inutilizzabile. 14.11 Conclusioni termodinamiche sull’entropia.  

Introduzione
 
Campi scalari e vettoriali. Gradiente, divergenza, rotore. Circuitazione e flusso. Teorema della divergenza.
 
 
ELETTROSTATICA NEL VUOTO
 
1.1 Cariche elettriche. Isolanti e conduttori.  1.2 Struttura elettrica della materia.  1.3 La legge di Coulomb.  1.4 Campo elettrostatico.  1.5 Campo elettrostatico prodotto da una distribuzione continua di cariche. 1.6 Linee di forza del campo elettrostatico.  2.1 Lavoro della forza elettrica. Tensione, potenziale.  2.2 Calcolo del potenziale elettrostatico.  2.3 Energia potenziale elettrostatica.  2.4 Il campo come gradiente del potenziale.  2.5 Superfici equipotenziali.  2.7 Il dipolo elettrico.   2.8 La forza su un dipolo elettrico.  3.1 Flusso del campo elettrostatico. Legge di Gauss.   3.3 Alcune applicazioni e conseguenze della legge di Gauss.  3.4  La divergenza del campo elettrostatico.
 
 
ELETTROSTATICA NEI CONDUTTORI E NEI DIELETTRICI
 
4.1 Conduttori in equilibrio. 4.2 Conduttore cavo. Schermo elettrostatico. Strato piano. Discontinuità del campo elettrico.  4.3 Condensatori.  4.4 Collegamento di condensatori. 4.5 Energia del campo elettrostatico. 4.6  Dielettrici. La costante dielettrica.  4.7 Polarizzazione dei dielettrici. Energia del campo elettrostatico.
 
 
CORRENTE ELETTRICA
 
5.1 Conduzione elettrica.   5.2 Corrente elettrica. Corrente elettrica stazionaria.   5.3 Legge di Ohm della conduzione elettrica.  5.4 Modello classico della conduzione elettrica.  5.5. Resistori in serie e parallelo. 5.6 Forza elettromotrice. Legge di Ohm generalizzata.  5.7 Carica e scarica di un condensatore attraverso un resistore 
 
 
MAGNETOSTATICA
 
6.1 Interazione magnetica. Campo magnetico 6.2 Elettricità e magnetismo.  6.2 Forza magnetica su una carica in moto.  6.4 Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. 6.5 Momenti meccanici su circuiti piani.  6.7 Moto di una particella carica in un campo magnetico B.  7.1 Campo magnetico prodotto da una corrente. 7.2 Calcoli di campi magnetici prodotti da circuiti particolari. 7.3 Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente.  7.4 Legge di Ampere. Teorema di equivalenza di Ampere. Divergenza del vettore induzione magnetica. Teorema della circuitazione di Ampere. 7.7 Legge di Gauss per il campo magnetico.
 
 
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA
 
8.1 Legge di Faraday dell’ induzione elettromagnetica.  8.2 Origine del campo elettrico indotto e della f.e.m. indotta.   8.3 Applicazioni della legge di Faraday.  8.7 Legge di Ampere-Maxwell.   5.8 Corrente di spostamento.  8.8 Le equazioni di Maxwell. 8.9 Le equazioni di Maxwell in forma differenziale.

 

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