Appunti, riassunti, compiti, esami e problemi di Fisica

Magnetismo: proprietà fondamentali, forze e tappe storiche

Fe, Co, Ni sono metalli ferromagnetici e possono attrarre o respingere altri materiali magnetici.

Scoperte e osservazioni storiche

William Gilbert: osservò che il Polo Nord e il Polo Sud magnetici sono caratteristiche del magnete e propose che la Terra si comportasse come un grande magnete.

Primo magnete naturale osservato: la magnetite (ossido di ferro, Fe₃O₄) — nota anche come pietra magnetica (lodestone), segnalata anche in antichi resoconti cinesi.

Cariche e campi:

• Carica a riposo produce un campo elettrico.
• Carica in movimento produce un campo magnetico (effetto elettromagnetico).
• Analogie: carica elettrica <–> campo elettrico; massa <–> campo gravitazionale; magnete

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" »

Generalizzazione del Concetto di Potenziale Classico

(...e la rotazione infinitesima del corpo rigido a cui la j-esima coppia $C_j$ è applicata).

Un primo esempio di tale generalizzazione del concetto di potenziale si ha considerando due punti liberi $A$ e $B$ collegati da una molla di costante elastica $k$. Le due forze elastiche scambiate tra $A$ e $B$ non sono singolarmente conservative, ma se si considera il loro lavoro infinitesimo complessivo, esso è il differenziale della funzione $U = -(1/2) k \cdot (\text{lunghezza } AB)^2$, che è il potenziale della molla.

Un secondo esempio è quello di una coppia applicata ad un corpo rigido piano che si muove in un piano, di normale $\mathbf{k}$. Se $C = C(\theta) \mathbf{k}$ è il momento della... Continua a leggere "Fondamenti del Potenziale in Meccanica Analitica: Lavoro Virtuale e Sollecitazioni Conservative" »

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:

Metodi di Elettrificazione

L'elettrificazione è il processo attraverso il quale un corpo acquisisce una carica elettrica. Esistono tre metodi principali:

1. Elettrificazione per Strofinio (Attrito)

Questo metodo si verifica quando due corpi vengono sfregati l'uno contro l'altro. Durante lo strofinio, alcuni elettroni passano da un corpo all'altro. Il corpo che perde elettroni acquisisce una carica positiva, mentre il corpo che guadagna elettroni acquisisce una carica negativa. Entrambi i corpi risultano così caricati elettricamente.

2. Elettrificazione per Contatto

L'elettrificazione per contatto avviene quando un corpo già carico elettricamente tocca un corpo neutro. Al momento del contatto, parte della carica del corpo carico si trasferisce... Continua a leggere "Elettrificazione e Cariche Elettriche: Metodi, Elettroscopio e Materiali" »

Principi Fondamentali di Cinematica e Dinamica dei Corpi Rigidi

Momento della Quantità di Moto ($K_A$)

(b) Se $A$ è un punto qualunque del corpo rigido (c.r.) ($A \neq G$; $A \neq C$), il momento della quantità di moto non è più direttamente proporzionale a $\boldsymbol{\omega}$ e si calcola con la formula del trasporto:

• $K_A = K_G + (G - A) \wedge m\boldsymbol{v}_G = I_G \boldsymbol{\omega} + (G - A) \wedge m\boldsymbol{v}_G$;
• oppure $K_A = K_C + (C - A) \wedge m\boldsymbol{v}_G = I_C \boldsymbol{\omega} + (C - A) \wedge m\boldsymbol{v}_G$.

Energia Cinetica ($T$)

Per il calcolo dell'energia cinetica si hanno i seguenti risultati:

1. Se l'atto di moto è traslatorio con velocità $\boldsymbol{v}$: $$T = \frac{1}{2} m v^2$$
2. Se $\boldsymbol{\omega}

Equilibrio di un sistema con sollecitazione conservativa

Nel caso di sistema olonomo, una formulazione più sintetica e vantaggiosa del principio dei lavori virtuali si ha nel caso di sollecitazione conservativa. Per una sollecitazione applicata ad un generico sistema, diciamo che essa è conservativa se esiste una funzione U = U(q; t) della configurazione e del tempo, la cui variazione virtuale uguaglia il lavoro virtuale delle forze attive, ovvero tale che:

𝛿L = 𝛿U , Q_k = ∂U(q; t)/∂q_k (k = 1, 2, ..., n) (8.8)

In particolare, nel caso statico abbiamo vincoli fissi e forze non dipendenti dal tempo, per cui U = U(q). Le (8.7) e (8.8) implicano allora che tutte e sole le posizioni di equilibrio siano punti di stazionarietà del potenziale:... Continua a leggere "Principio dei lavori virtuali e potenziale in statica" »