Appunti, riassunti, compiti, esami e problemi di Fisica

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:

Fondamenti di Fisica e Aerodinamica

Formule base:

• L = P · CL / SV²
• D = P / 2 · SV²
• Lavoro: Prodotto della forza per lo spostamento (Joule).
• Potenza: Lavoro prodotto per unità di tempo (HP).
• Vettore Intensità: Direzione e verso.
• Zero assoluto: -273 °C / -460 °F.

Leggi dei Gas e Velocità Relativa

• Velocità relativa del vento: Velocità di un corpo in relazione a un altro (contro-vento, vento a favore).
• Legge di Boyle-Mariotte: Temperatura costante, volume e pressione inversamente proporzionali.
• Legge di Charles: Pressione costante, temperatura e volume direttamente proporzionali.
• Legge di Gay-Lussac: Volume costante, pressione e temperatura direttamente proporzionali.

Geometria dell'Ala

• Superficie alare: Prodotto della scala per la corda (S = b ·

Parametri Fondamentali della Diffusione dell'Aria

• Corrente d'aria: Aria immessa nell'ambiente. Può essere isoterma (temperatura ambiente) o non isoterma (temperatura diversa da quella ambiente).
• Velocità effettiva: Velocità dell'aria in uscita dalla bocchetta o dalla griglia.
• Velocità residua: Velocità dell'aria raggiunta nella zona occupata (valori normalizzati).
• Differenza di temperatura: Differenza tra la temperatura di mandata e la temperatura ambiente.
• Flusso di miscelazione: Somma della portata di immissione e del flusso indotto.
• Indice di induzione: Rapporto tra la portata indotta e la portata di immissione (Qinduc / Qimp).

Fenomeni Fisici e Dinamica dei Fluidi

• Effetto Coanda: Fenomeno per cui un getto d'aria tende ad aderire a una superficie

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" »

Principio di d'Alembert

10 Principio di d'Alembert.
Sia dal punto di vista della meccanica newtoniana (equazioni cardinali della dinamica e della statica), sia dal punto di vista della meccanica analitica (relazione simbolica della dinamica e principio dei lavori virtuali), la statica appare naturalmente come un caso particolare della dinamica. Nella scrittura delle equazioni di un problema dinamico può però essere utile, soprattutto se chi deve affrontare il problema ha maggiore esperienza nell'impostare problemi di equilibrio, partire dal punto di vista dell'equilibrio: in questo approccio, che illustreremo nel seguito per il caso particolare di moti rigidi piani, consiste il cosiddetto principio di d'Alembert.

Concetto formale

Se consideriamo... Continua a leggere "Principio di d'Alembert: formulazione, forze d'inerzia e moto del baricentro" »

Fattori che Determinano il Vento

Il vento è un fenomeno atmosferico complesso influenzato da diverse variabili fisiche. I principali fattori che ne determinano il comportamento sono:

• Forza di pressione: il vento si origina a causa del cosiddetto gradiente barico. La velocità del vento è direttamente proporzionale alla differenza di pressione tra i punti tra i quali esso soffia.
• La Forza di Coriolis (forza deviante): è il risultato della rotazione della Terra. Una massa d'aria che proviene dal nord con una certa velocità tende a conservare, per inerzia, la sua direzione e velocità lungo il meridiano. Tuttavia, un osservatore situato nell'emisfero settentrionale, muovendosi insieme alla Terra nella sua rotazione, noterà che questa massa si