Appunti, riassunti, compiti, esami e problemi di Fisica

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Elettromagnetismo e Leggi della Fisica: da Coulomb a Faraday

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La Prima Legge di Coulomb

L'unità di misura della carica elettrica è il coulomb (C).

La carica dell'elettrone è pari a 1,6021 × 10-19 C.

Formula: F = k0 · (q1 · q2) / r2

Il valore della forza elettrica che si esercita tra due oggetti carichi è direttamente proporzionale al prodotto delle cariche e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza.

  • Se una carica raddoppia, raddoppia anche la forza elettrica.
  • Se la distanza raddoppia, la forza diventa 4 volte più piccola.
  • Se la distanza si riduce di 4 volte, la forza diventa 16 volte più grande.

L'Elettrizzazione per Induzione

L'elettrizzazione per induzione è la redistribuzione di carica in un conduttore neutro, causata dalla vicinanza di un corpo carico.

La Polarizzazione

La polarizzazione... Continua a leggere "Elettromagnetismo e Leggi della Fisica: da Coulomb a Faraday" »

Concetti di Forza e Vettori

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Forza

La forza è la causa del moto o del cambiamento del moto di un corpo, o anche della sua deformazione.

Forza totale nulla

Quando, pur essendoci delle forze in azione, non si nota nessun effetto.

Forza risultante

Somma delle forze che agiscono su un corpo.

Forza peso

Forza di gravità.

Forze di contatto

Mano che tira la fune.

Forze a distanza

Non c'è bisogno di contatto diretto per mettere in movimento i corpi.

  • -Tra forza applicata e allungamento c'è reazione di proporzionalità diretta.

Dinamometro

Misuratore di forza.

L'unità di misura della forza è il newton (N) = una massa di 1 kg, appesa a un dinamometro esercita una forza di 9,8 N.

Peso

Quando misuriamo il peso, misuriamo in realtà una forza (in N), la massa invece è in kg.

A una unità di massa... Continua a leggere "Concetti di Forza e Vettori" »

Leggi di Keplero e Caratteristiche Fisiche del Sistema Solare

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Struttura e Caratteristiche del Sistema Solare

Il sistema solare è un complesso sistema astronomico regolato da leggi fisiche precise. Di seguito vengono illustrate le scoperte fondamentali dell'astronomo Keplero e le distinzioni tra le diverse tipologie di pianeti.

Le Tre Leggi di Keplero

  • Prima legge: afferma che ogni pianeta orbita intorno al Sole lungo un'ellisse, con il Sole situato in uno dei suoi fuochi.
  • Seconda legge: afferma che il raggio vettore, che collega un pianeta al Sole, "spazza" aree uguali in intervalli di tempo uguali.
  • Terza legge: afferma che i quadrati dei tempi impiegati dai pianeti per completare le loro orbite sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle orbite. In pratica, questa legge stabilisce una relazione
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Corpo Nero: Interazione Radiazione-Materia e Distribuzione Spettrale

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Interazione Radiazione-Materia: Il Corpo Nero

Si definisce corpo nero un sistema ideale che assorbe tutta la radiazione incidente su di esso, ovvero il suo potere assorbente è Q = 1. Esso può essere approssimato da una cavità con una piccolissima apertura. A basse temperature la radiazione termica emessa non è visibile (energia concentrata nell’infrarosso). Se si riscalda il corpo, la quantità di energia irraggiata aumenta. Kirchhoff osserva che se una sostanza chimica assorbe a certe frequenze, emette a quelle frequenze. Ciò significa che nel caso di un corpo nero, i cui oscillatori vibrano a tutte le lunghezze d’onda, sarà pure riemessa l’energia assorbita a quelle lunghezze. Si aggiunge l’effetto di risonanza: se un oscillatore... Continua a leggere "Corpo Nero: Interazione Radiazione-Materia e Distribuzione Spettrale" »

Fondamenti di Fisica Classica: Misura, Dinamica, Fluidi e Termodinamica

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Fisica

Misura delle grandezze

Grandezza: è una quantità che si può misurare con uno strumento di misura. La definizione operativa di una grandezza consiste di due parti: la descrizione degli strumenti necessari per misurarla; la determinazione di un protocollo con cui utilizzare gli strumenti di misura. 

Misurare una grandezza: per poter misurare una grandezza, bisogna prima scegliere una unità di misura. Misurare una grandezza significa dire quante volte l’unità di misura è contenuta nella grandezza. 

SI ( sistema internazionale di Unità) 

Nome grandezza

Unità di misura

Simbolo

Lunghezza

Metro

m

Massa

Kilogrammo

kg

Intervallo di Tempo

Secondo

s

Intensità di corrente

Ampere

A

Temperatura

Kelvin

K

Intensità luminosa

Candela

cd

Quantità di sostanza

mole

mol

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Leggi della Radiazione del Corpo Nero: Wien, Rayleigh-Jeans e la Rivoluzione di Planck

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La Legge di Spostamento di Wien

Alle temperature più elevate, dovute alla compressione, si verifica anche un aumento della frequenza di tutte le radiazioni per effetto Doppler, dato che lo specchio riflettente è in movimento (perciò anche le frequenze diventano più alte); questo fenomeno permette a Wien di dedurre la legge di spostamento:

λ₁T₁ = λ₂T₂ = costante

Le leggi della termodinamica non sono però sufficienti, secondo Wien, per conoscere quale sia la distribuzione a tutte le frequenze. Pertanto, è necessario introdurre una nuova ipotesi sull’interazione radiazione-oscillatore, che si basa sulla proporzionalità fra frequenze emesse ed energia cinetica degli oscillatori. In base ad essa, Wien ricava che:

E(υ, T) = Aυ³e⁻ᴮ⁽ᶹ/

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La Nascita della Fisica Quantistica: Planck, Einstein e il Corpo Nero

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Il Problema della Radiazione del Corpo Nero e la Legge di Planck

Il problema si presenta con il calcolo di ⟨ν⟩ E: come abbiamo visto in precedenza, secondo il calcolo classico di Rayleigh-Jeans, un corpo nero dovrebbe emettere una quantità infinita di energia in corrispondenza delle lunghezze d’onda molto piccole (catastrofe ultravioletta).

Planck inizialmente opera in modo da confermare la validità della legge di Wien, ma dopo che gli esperimenti realizzati alle basse frequenze non hanno confermato la sua validità, modificò la formulazione precedente così da essere in accordo con i dati sperimentali, pervenendo — sulla base di tutte le conoscenze teoriche e sperimentali certe — alla legge definitiva.

L'Atto di Disperazione e il

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Effetto Fotoelettrico: La Rivoluzione dei Fotoni e l'Equazione di Einstein

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Analisi dell’effetto fotoelettrico

Einstein ipotizzò quindi che la radiazione elettromagnetica fosse composta da corpuscoli, o quanti d’energia, detti fotoni. Egli utilizzò il modello corpuscolare per spiegare alcuni esiti degli esperimenti sull’effetto fotoelettrico, di cui la teoria classica non riusciva a rendere ragione. L’effetto fotoelettrico rappresenta l'emissione di elettroni da una superficie, solitamente metallica, quando questa viene colpita da una radiazione elettromagnetica avente frequenze opportune. Nel 1900 Lenard indagò su quest’effetto utilizzando un apparecchio il cui disegno schematico è

rappresentato in figura.




Quando la luce colpisce il catodo C, vengono emessi elettroni; il numero di elettroni cheraggiungono

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Dualismo Onda-Particella: Effetto Compton e Natura Quantistica della Radiazione

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Dualismo Onda-Particella: Effetto Compton e Natura Quantistica della Radiazione

L’ipotesi di una natura corpuscolare attribuibile alla radiazione elettromagnetica spiegava molte cose: a parte il discorso fatto in precedenza, spiegava l’assenza di ritardo fra il momento di accensione della luce e il momento in cui si registrava il passaggio degli elettroni; infatti, se l’intensità è bassa, il numero di fotoni che colpiscono l’unità di superficie del metallo nell’unità di tempo è molto piccolo, ma ciascun fotone ha abbastanza energia per estrarre un elettrone: quindi c’è una buona probabilità che un elettrone sia estratto immediatamente. Inoltre, tale ipotesi spiegava anche quella di Planck: gli elettroni assorbono energia a

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L'Evoluzione dei Modelli Atomici: Dalle Particelle Cariche alla Quantizzazione di Bohr

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Dunque ipotizzò che gli atomi avessero una carica.
In seguito ci fu l’esperimento dei raggi catodici: prendendo un tubo vuoto e scaldandone il catodo, si osservava che questo emetteva qualcosa che permetteva il crearsi di una luminescenza sul fondo del tubo con una zona d’ombra in corrispondenza dell’anodo. Si formarono due correnti di pensiero: una pensava si trattasse di onde elettromagnetiche, l’altra di un fascio di particelle; una serie di esperimenti diedero ragione alla seconda. L’analisi delle traiettorie in un campo magnetico permise di valutare il rapporto carica/massa cioè e/m. Il problema ora era valutare le due grandezze, m ed e. Chi si occupò di questo fu Millikan. Egli misurò la carica dell’elettrone separatamente
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