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

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 =

Teorema di Bernoulli

Nel caso di moto permanente, la somma della quota piezometrica (z + p/γ) e dell'altezza cinetica (V^2/2g) si mantiene costante lungo ogni traiettoria. Questa costante, indicata con H, è nota come trinomio di Bernoulli o carico totale. Il teorema si applica a fluidi perfetti, pesanti ed incomprimibili.

Scala delle Portate

La relazione Q = Co * Ao * √(Ri * i) permette di calcolare la portata (Q) in funzione dell'altezza di moto uniforme (h0). La curva Q(h0) è detta scala delle portate. Per sezioni convesse a cielo aperto, la portata cresce più che proporzionalmente all'altezza. Nelle sezioni chiuse, come quelle circolari od ovoidali, la portata raggiunge un massimo per un'altezza inferiore a quella di massimo riempimento....

Onde Viaggianti e Onde Stazionarie

Onde Viaggianti

Si propagano in un'unica direzione, espandendosi liberamente nello spazio o percorrendo lunghe distanze attraverso un mezzo. Trasportano energia.

Onde Stazionarie

Si formano dalla sovrapposizione di due onde identiche che viaggiano in direzioni opposte (ad esempio, un'onda incidente e la sua riflessione su un punto fisso). L'onda risultante appare stazionaria, con punti fissi a ampiezza nulla chiamati nodi e punti di massima ampiezza chiamati ventri.

Parametri Descrittivi di un'Onda

• Elongazione: Lo spostamento istantaneo di un punto del mezzo dalla sua posizione di equilibrio. Può essere positiva o negativa.
• Ampiezza (A): Il massimo valore assoluto dell'elongazione. Rappresenta la massima distanza

Fondamenti di Statica: Forze Applicate al Corpo Rigido

Definizione di Sollecitazione e Invarianti

Dato un qualunque sistema meccanico, per ora non necessariamente rigido, indichiamo con $S$ una sollecitazione ad esso applicata, data da un insieme $(F_i; P_i)$ di forze $F_i$ con punti di applicazione $P_i$.

Risultante e Momento di una Sollecitazione

Il risultante e il momento della sollecitazione sono i vettori:

$$R := \sum_{i=1}^{n} F_i$$ $$M_A := \sum_{i=1}^{n} (P_i - A) \wedge F_i \quad (4.1)$$

essendo $A$ un punto generico. Da tali definizioni segue poi che per il momento sussiste la formula di trasporto al variare del polo:

$$M_B = M_A + (A - B) \wedge R \quad (4.2)$$

In particolare, se una sollecitazione ha risultante nullo, il momento è quindi...

Classificazione degli Elementi

Gli elementi presenti in natura si dividono in metalli, non metalli, semimetalli e gas nobili (o rari).

Metalli

I metalli sono solidi, ad eccezione del mercurio che è liquido. Hanno un aspetto lucente, sono buoni conduttori di calore ed elettricità, sono duttili e malleabili (cioè possono essere ridotti in fili e lamine). Tra i metalli più importanti ricordiamo il ferro, l'alluminio, il rame, l'argento e l'oro.

Non Metalli

I non metalli sono cattivi conduttori di calore ed elettricità. Possono essere gassosi (come l'idrogeno, l'ossigeno, l'azoto e il cloro), liquidi (come il bromo) o solidi (come il carbonio e lo zolfo). Non sono né duttili né malleabili.

Semimetalli

I semimetalli sono elementi che presentano...

Il Fenomeno Elettromagnetico e i Fondamenti dell'Elettricità

Il fenomeno elettromagnetico è l'interazione tra oggetti che possiedono carica elettrica. È responsabile del campo elettromagnetico e della corrente elettrica.

Origine dei Fenomeni Elettrici: La Struttura Atomica

I fenomeni elettrici hanno origine nella struttura atomica. Secondo gli antichi Greci, l'atomo era la parte più piccola della materia ('indivisibile'). Oggi sappiamo che l'atomo è formato da:

• Un nucleo, composto da:
  • Neutroni, che hanno carica neutra.
  • Protoni, che hanno carica positiva (+).
• Gli orbitali, che sono formati da elettroni con carica negativa (-).

Oggi sappiamo anche che protoni ed elettroni sono formati da quark.

L'Atomo Neutro e gli Ioni

In condizioni normali, l'atomo...

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

1.1 Resistenza dei materiali

La resistenza dei materiali estende lo studio delle forze iniziato nella meccanica classica, introducendo una distinzione fondamentale. Mentre la meccanica si occupa principalmente dei rapporti tra le forze che agiscono su un corpo rigido in equilibrio statico o dinamico, la resistenza dei materiali stabilisce il rapporto tra i carichi esterni applicati e i loro effetti all'interno del solido.

A differenza della meccanica del corpo rigido, qui i solidi sono considerati deformabili: anche deformazioni minime sono di grande interesse. Le proprietà del materiale influenzano la scelta progettuale, poiché la struttura deve soddisfare requisiti di resistenza e rigidezza.

Esempio pratico: Nel sollevamento di un peso tramite...

Definizione e Formula della Pressione

La pressione (P) è definita come la forza esercitata per unità di superficie.

La formula per il calcolo della pressione è la seguente:

Componenti della Formula

• P è la pressione, che nel S.I. si misura in pascal (Pa);
• F è la forza, che nel S.I. si misura in newton (N);
• S è la superficie, che nel S.I. si misura in m² (metro quadrato).

Eseguendo l'analisi dimensionale della formula, si deduce facilmente che l'unità di misura della pressione è N/m², che corrisponde, come già menzionato, al pascal.

Formule Inverse della Pressione

Di seguito sono riportate le formule inverse della pressione.

Se dalla formula della pressione si desidera ricavare la forza (F), la formula da applicare è la seguente:

F = P · S

Mentre...

Principio di Archimede

Archimede visse dal 287 al 212 a.C. Tra i suoi risultati più importanti vi è il principio di galleggiamento dei corpi, oggi noto come principio di Archimede. Esso stabilisce che un corpo, parzialmente o completamente sommerso in un fluido, riceve una forza verso l'alto, detta spinta di Archimede (o semplicemente spinta idrostatica), il cui modulo è pari al peso del volume di fluido spostato.

È importante non confondere il peso del fluido spostato con il peso del corpo sommerso.

Il principio di Archimede si applica al comportamento dei fluidi in generale. Ad esempio, una mongolfiera sale quando il suo peso è inferiore al peso dell'aria atmosferica che sposta.

Perché un oggetto affonda o galleggia?

La galleggiabilità...