Appunti, riassunti, compiti, esami e problemi di Fisica

Introduzione alla Fisica: Concetti e Formule Essenziali

Grandezze Fondamentali e Loro Relazioni

Lavoro, Potenza ed Energia

Il Lavoro (W) è una grandezza scalare definita come il prodotto della forza (F) per lo spostamento (s) e il coseno dell'angolo (θ) tra la direzione della forza e quella dello spostamento:

• W = F · s · cos(θ)
• Il lavoro può anche essere espresso come il prodotto della potenza (P) per il tempo (t): W = P · t

La Potenza (P) è una grandezza scalare che misura l'efficienza con cui viene svolto il lavoro. È definita come il rapporto tra il lavoro compiuto e il tempo impiegato per compierlo:

• P = W / t

L'Energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro. Per questo motivo, l'energia e il lavoro utilizzano le stesse... Continua a leggere "Concetti Fondamentali di Fisica: Termodinamica, Meccanica ed Energia" »

Di seguito sono presentati diversi esercizi risolti sul moto rettilineo uniformemente accelerato (MRUA). Prestare attenzione alle formule e ai calcoli, evitando errori comuni.

Esercizio 1

Un corpo si muove da fermo con accelerazione costante di 8 m/s². Calcolare: a) la velocità dopo 5 s, b) la distanza percorsa nei primi 5 s.

Dati:

• v_i = 0 m/s
• a = 8 m/s²

Soluzione:

a) v_f = v_i + at = 0 m/s + 8 m/s² * 5 s = 40 m/s

b) d = v_it + (1/2)at² = 0 m/s * 5 s + (1/2) * 8 m/s² * (5 s)² = 100 m

Esercizio 2

Un veicolo aumenta uniformemente la sua velocità da 15 km/h a 60 km/h in 20 s. Calcolare: a) la velocità media in km/h e m/s, b) l'accelerazione, c) la distanza in metri percorsa durante questo periodo. (Ricordare: 1 km/h = 1/3.6 m/s)

Dati:

• v_i = 15 km/h =

Fluidi

La condizione di fluido dipende non da un particolare stato della materia, ma piuttosto da un certo comportamento della sostanza in questione. Tuttavia, i fluidi per applicazioni industriali sono classificati in due tipi:

Fluidi Incomprimibili

Sono quelli che, sotto l'azione di una forza esterna, rimangono invariati in termini di volume, trasmettendo efficientemente l'energia (es. liquidi).

Fluidi Comprimibili

Sono quelli che subiscono una variazione di volume, diventando eccellenti accumulatori di energia (es. gas e vapori).

Proprietà dei Fluidi

Le proprietà dei fluidi possono essere di due tipi, che stabiliscono le qualità qualitative e quantitative. Le proprietà quantitative sono quelle che possono essere misurate e associate a unità... Continua a leggere "Fondamenti di Fluidodinamica: Proprietà e Principi Chiave" »

L'Elettrificazione dei Corpi e le Cariche Elettriche

L'elettrificazione è il processo attraverso il quale un corpo acquisisce una carica elettrica. Esistono diverse modalità per elettrizzare un corpo:

Elettrificazione per Strofinio

Quando due materiali vengono strofinati tra loro, possono acquisire cariche elettriche. Esempi comuni includono:

• Ambra, ebanite (un tipo di plastica) o bidri, se strofinati con lana, seta o pelle, si elettrizzano e sono in grado di attrarre piccoli pezzi di carta.

Elettrificazione per Contatto

Qualsiasi corpo può essere elettrizzato per contatto diretto con un altro corpo precedentemente elettrizzato.

Natura delle Cariche Elettriche: Attrazione e Repulsione

Le cariche elettriche possono manifestarsi come attrazione o... Continua a leggere "Elettricità e Cariche: Fondamenti, Struttura Atomica e Leggi Fisiche" »

La Teoria Cinetica dei Gas

La pressione esercitata da un gas in un contenitore di un dato volume dipende da ciò che contiene e dalla **temperatura** a cui si trova. La teoria cinetica spiega tutti gli stati della materia: **solido**, **liquido** e **gassoso**.

Principi Fondamentali

• Le particelle di **gas** sono formate da elementi molto piccoli che, separate l'una dall'altra, sono in **continuo movimento**.
• I **gas** occupano l'intero volume del contenitore che li contiene.
• I **gas** esercitano una **pressione** sulle pareti del contenitore. Questa pressione è dovuta agli urti delle particelle di gas contro le pareti.
• Più velocemente si muovono le particelle di gas, più alta è la **temperatura**.

La Legge di Boyle

Quando un gas subisce trasformazioni... Continua a leggere "I Fondamenti della Teoria Cinetica e le Leggi dei Gas Ideali" »

Problema 1: Calcolo della Temperatura Finale in un Processo Isobarico

4,19 moli di gas ideale sono contenute in un cilindro munito a un'estremità con un pistone mobile. La temperatura iniziale del gas è 27,0 °C e la pressione è costante. Come parte di un progetto di design della macchina, calcolare la temperatura finale del gas una volta che ha compiuto 1,75 × 10³ J di lavoro.

Dati Iniziali:

• n = 6 moli (Nota: il testo del problema indica "4,19 moli", ma il calcolo finale fornito suggerisce che siano state utilizzate 6 moli. Si mantiene il valore implicito nel calcolo originale.)
• Processo: isobarico (P = costante)
• T_i = 27 °C = 300,15 K
• W = 1,75 × 10³ J

Formule e Calcoli:

Per un processo isobarico, il lavoro compiuto dal gas è dato da:

W = P(... Continua a leggere "Problemi di Termodinamica: Calcolo di Lavoro, Calore ed Energia Interna per Gas Ideali" »

Introduzione alle Costruzioni Geometriche

Questo documento descrive vari metodi per la costruzione di figure geometriche piane come ovali, ellissi, iperboli e parabole, oltre a tecniche per tracciare tangenti a queste curve da punti o rette specifici. Le istruzioni sono presentate in modo conciso, focalizzandosi sui passaggi chiave per ogni costruzione.

Ovalo dato l'asse minore

Se si dispone dell'asse minore CD, lo si posiziona verticalmente e si individua il punto medio O. Con centro in O, si traccia una circonferenza di raggio OC (o OD). I punti di intersezione di questa circonferenza con la linea verticale di taglio (o asse maggiore, se implicito) sono N e M. Si uniscono i punti C con M, C con N, D con M e D con N.

Ovalo dato l'asse maggiore

Dato... Continua a leggere "Costruzioni Geometriche Fondamentali: Ovali, Coniche e Tangenti" »

Introduzione alla Fisica del Suono

La fisica studia il movimento del suono. Il suono è un'onda di pressione che può propagarsi attraverso un mezzo materiale, variando la pressione sonora relativa del mezzo. Il movimento dell'onda, come ogni onda, è caratterizzato da ampiezza, frequenza, lunghezza d'onda e velocità di propagazione. I valori di pressione sonora sono molto piccoli, misurati in decibel (dB).

La frequenza del suono determina una classificazione:

• Suono udibile: 20 Hz - 20.000 Hz
• Infrasuoni: < 20 Hz
• Ultrasuoni: > 20.000 Hz

La velocità di propagazione dipende dalle caratteristiche meccaniche del mezzo. Tenendo conto di questi valori, possiamo determinare la lunghezza d'onda (λ):

λ = c / f

Velocità delle Onde

Velocità dell'Onda

Momenti d'Inerzia

Il momento d'inerzia (I) è una misura della resistenza di un oggetto alla rotazione. Si calcola come:

• Per un sistema discreto: I = Σ m_i * d_i² (somma dei prodotti della massa di ogni particella per il quadrato della sua distanza dall'asse di rotazione).
• Per un sistema continuo: I = ∫ d² dm (integrale del quadrato della distanza dall'asse di rotazione per la massa infinitesimale).

Teorema di Steiner (o degli assi paralleli): Permette di calcolare il momento d'inerzia rispetto a un asse (a) conoscendo il momento d'inerzia rispetto a un asse parallelo passante per il centro di massa (b): I_a = I_b + m * d², dove 'd' è la distanza tra i due assi.

Cinematica del Punto

La cinematica descrive il moto dei corpi senza considerare le cause.... Continua a leggere "Concetti Chiave di Fisica: Momenti d'Inerzia, Cinematica, Statica e Fluidi" »

Cinematica: Concetti e Formule

Vettore Posizione e Spostamento

Vettore posizione: r = xi + yj

• Coordinate cartesiane: x, y
• Coordinate polari: r, θ
• Conversioni:
  • x = r cos(θ)
  • y = r sin(θ)
  • r = √(x² + y²)
  • tan(θ) = y / x

Spostamento: Δr = r_finale - r_iniziale

Velocità

Velocità media: v_media = Δr / Δt

Velocità istantanea: v = dr / dt

Accelerazione

Accelerazione media: a_media = Δv / Δt

Accelerazione istantanea: a = dv / dt

Moto Rettilineo

Moto Rettilineo Uniforme (MRU)

Caratterizzato da velocità costante (a = 0).

• Velocità: v = Δx / Δt = costante
• Legge oraria: x = x₀ + vt

Moto Rettilineo Uniformemente Accelerato (MRUA)

Caratterizzato da accelerazione costante (a = costante).

• Velocità: v = v₀ + at
• Legge oraria: x = x₀ + v₀t + (1/2)at²
• Relazione velocità-spostamento: