Appunti, riassunti, compiti, esami ed esercizi di Fisica di Scuola primaria

Com'è il suono? Attraverso la vibrazione e la risonanza

Vibrazione: Il suono è prodotto dal risultato delle vibrazioni di un mezzo o di un oggetto; il suono si verifica sempre a causa delle vibrazioni.

Risonanza: Si riferisce alle frequenze naturali, ovvero frequenze caratteristiche di vibrazione che si presentano quando un corpo è lasciato oscillare o vibrare. Una risonanza si verifica quando il sistema è forzato periodicamente (ritmo) con una frequenza che coincide con una delle sue frequenze naturali. Questo processo aumenta l'energia del sistema.

Movimento vibrazionale

Il movimento effettuato da un corpo che occupa successivamente posizioni simmetriche rispetto a una posizione di equilibrio.

Concetti fondamentali del movimento

• a) Vibrazione:

Appendice: L'oscillatore armonico

L'equazione dell'oscillatore armonico è data da:

&ddot;x + 2b˙x + ω²x = f(t)

con b > 0 e ω costanti: il termine noto f è detto la forzante applicata all'oscillatore.

Esempi di applicazione

• Meccanica: Se l'oscillatore è un punto di massa m mobile lungo l'asse x, soggetto a una forza elastica (costante k), una forza viscosa (costante h) e una forza esterna F(t), allora: x è l'ascissa, 2b = h/m, ω = √(k/m) e f(t) = F(t)/m.
• Elettrotecnica: Per un circuito RCL, x è la carica elettrica, 2b = R/L, ω = 1/√(LC) e f(t) = E(t)/L, dove E(t) è la forza elettromotrice.

Oscillatore libero (f = 0)

La soluzione dell'equazione omogenea &ddot;x + 2b˙x + ω²x = 0 dipende dal grado di smorzamento....

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...

La Corrente di Spostamento in Fisica

In fisica, la corrente di spostamento è una grandezza che rappresenta la variazione temporale del campo elettrico, introdotta per descrivere la formazione di un campo magnetico in presenza di un campo elettrico variabile nel tempo.^[1]

Tale grandezza esprime, a livello generale, il fatto che i campi elettrici variabili nel tempo generano campi magnetici, permettendo di descrivere completamente il campo elettromagnetico attraverso le Equazioni di Maxwell.^[2]

Definizione Matematica

Dato il vettore induzione elettrica (o spostamento elettrico), definito come:

Dove è il campo elettrico e è la polarizzazione elettrica. La densità di corrente di spostamento è definita come la variazione nel tempo del vettore...

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 è U = U(q).

Le (8.7) e (8.8) implicano allora che tutte e sole le posizioni di equilibrio siano punti di stazionarietà...

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...

Ricerca di un'equazione per le onde materiali

Avendo ipotizzato, ottenendo conferma sperimentale, che anche la materia avrebbe natura ondulatoria, è necessario trovare un'equazione che la descriva. Il problema principale è quello della localizzazione della particella: un'onda sinusoidale è, infatti, infinitamente estesa e, dunque, delocalizzata.

La possibilità di tale operazione è data dal teorema di Fourier, che afferma che qualsiasi funzione è approssimabile con una sommatoria di sinusoidi diverse. L'equazione trovata dovrà, dunque, avere un massimo, con le sinusoidi che si annullano progressivamente allontanandovisi. Tale massimo dovrà essere in corrispondenza della particella, spostarsi con uguale velocità e trasportare la stessa...

Einstein: Spazio e Tempo nella Relatività Ristretta

Prendendo come presupposto il fatto che esista una velocità assoluta, se riteniamo valida la seconda legge di Galileo, potremmo ricavare la velocità assoluta di tutti i corpi. Einstein sceglie però di considerare valido il primo principio e modificare il secondo. Affinché sia valida la condizione per cui V + c deve sempre essere uguale a c, dobbiamo trovare una nuova legge fisica.

La conseguenza diretta della scelta di Einstein è che qualsiasi tipo di velocità sommata o sottratta a c deve sempre dare c, in modo che esista un’unica velocità assoluta. Da questa, tuttavia, non sono ricavabili tutte le altre velocità assolute. Per fare ciò, non si può più comporre le velocità come...

La Materia: Proprietà e Caratteristiche

La materia è tutto ciò che possiede una massa e occupa un volume. Essa è caratterizzata da due tipi di proprietà:

• Proprietà generali: includono la massa e il volume.
• Proprietà specifiche: variano a seconda del materiale, permettendo di distinguerli e assegnare loro usi differenti.

Gli Stati di Aggregazione

La materia può presentarsi in tre stati principali:

• Gas: non ha una forma propria, si diffonde, può essere compresso e si espande notevolmente con l'aumento della temperatura.
• Liquido: non ha una forma propria, è incomprimibile e si espande leggermente con l'aumento della temperatura, sebbene meno dei gas.
• Solido: ha una forma propria, non è comprimibile e si espande solo leggermente con la temperatura.

Concetti Fondamentali di Scienze Naturali

Effetto Serra

L'Effetto Serra è l'aumento della temperatura di un pianeta causato dal calore solare, trattenuto dai gas presenti nell'atmosfera.

Onde e Spettro Elettromagnetico

Le Onde elettromagnetiche sono la propagazione di radiazioni elettromagnetiche attraverso lo spazio. Lo Spettro elettromagnetico è un insieme di onde che coprono un ampio intervallo di lunghezze d'onda, dalle onde radio (con lunghezza d'onda maggiore) alle onde gamma (con lunghezza d'onda minore).

Inquinamento Atmosferico: Cause Antropiche

Le principali azioni umane che provocano l'inquinamento dell'aria includono:

• Bruciare combustibili fossili come il petrolio o il carbone.
• Alta densità di traffico nelle città.
• Attività agricole,