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

Magneti

Un magnete è qualsiasi sostanza che possiede o ha acquisito la proprietà di attirare ferro. Normalmente sono bastoncini magnetizzati o aghi di forma geometrica regolare e allungata.

Tipi di Magneti

• Calamite naturali. La magnetite è un potente magnete naturale e ha la proprietà di attrarre tutte le sostanze magnetiche. La sua proprietà di attrarre pezzi di ferro è naturale. Questa è composta da ossido di ferro. Le sostanze magnetiche sono quelle che sono attratte dalla magnetite.
• Magneti artificiali permanenti. Sono sostanze magnetiche che, per sfregamento con magnetite, diventano calamite e conservano a lungo la loro proprietà di attrazione.
• Magneti temporanei. Sono quelli che producono un campo magnetico solo quando una corrente

Fluidi

La condizione di fluido dipende non da un particolare stato della materia, ma piuttosto da un certo comportamento della sostanza in questione. Tuttavia, i fluidi per applicazioni industriali sono classificati in due tipi:

Fluidi Incomprimibili

Sono quelli che, sotto l'azione di una forza esterna, rimangono invariati in termini di volume, trasmettendo efficientemente l'energia (es. liquidi).

Fluidi Comprimibili

Sono quelli che subiscono una variazione di volume, diventando eccellenti accumulatori di energia (es. gas e vapori).

Proprietà dei Fluidi

Le proprietà dei fluidi possono essere di due tipi, che stabiliscono le qualità qualitative e quantitative. Le proprietà quantitative sono quelle che possono essere misurate e associate a unità...

Concetti Fondamentali di Cinematica e Dinamica

Velocità Media e Velocità Istantanea

La velocità iniziale e finale è rappresentata dalla velocità media.

Dinamica e Cinematica

• Dinamica: studia il movimento e le sue cause.
• Cinematica: studia il movimento indipendentemente dalle sue cause. In ogni movimento vi è un mobile che segue un percorso (traiettoria).

Distanza e Spostamento

• Distanza: quanto si è mosso un oggetto; è una quantità scalare.
• Spostamento: è una quantità vettoriale, che indica la distanza e la direzione tra due punti.

Velocità e Rapidità

• Velocità: grandezza scalare, rapporto tra la distanza percorsa e l'intervallo di tempo impiegato.
• Velocità (vettoriale): rapporto tra lo spostamento vettoriale e l'intervallo di tempo impiegato.

Movimento Ondulatorio

La propagazione di una o più perturbazioni attraverso una grandezza fisica nello spazio è definita movimento ondulatorio. In un movimento ondulatorio non c'è trasporto di materia, ma di energia e momento. Le particelle raggiunte dall'onda variano il loro stato.

Tipi di Onde

Le onde sono classificate in base a:

Natura

• Meccaniche: Necessitano di un mezzo per propagarsi (es. suono, onde nell'acqua).
• Elettromagnetiche: Non necessitano di un mezzo materiale e possono propagarsi nel vuoto (es. luce, raggi X).

Propagazione

• Longitudinali: La direzione di propagazione coincide con la direzione della perturbazione (es. onde sonore).
• Trasversali: La direzione di propagazione è perpendicolare alla direzione della perturbazione (es. onde

Vettore Posizione e Velocità Vettoriale

Vettore posizione: Vettore rappresentato dal segmento orientato di origine in un punto fisso O e termine la posizione assunta da un punto mobile nell'istante considerato.

Velocità vettoriale: Se Δr è il vettore spostamento individuato dalle posizioni P e Q occupate da un punto mobile agli istanti t e t + Δt, il rapporto Δr/Δt si definisce velocità vettoriale media nell'intervallo di tempo Δt. Al limite, quando Δt diventa infinitamente piccolo, la velocità vettoriale media si definisce velocità vettoriale istantanea all'istante t.

Mentre la velocità media è diretta secondo la corda PQ della traiettoria descritta dal punto mobile, la velocità istantanea (detta semplicemente velocità) è diretta...

Densità di corrente

La densità di corrente elettrica è definita come una grandezza vettoriale che rappresenta l'intensità di corrente per unità di superficie, con unità di misura ampere su metro quadrato (A·m^-2). Matematicamente, la corrente e la densità di corrente sono collegate come:

Significato delle grandezze

• I è la corrente elettrica, espressa in ampere (A).
• è la densità di corrente, in A·m^-2.
• S è l'area considerata, espressa in metri quadrati (m²).

Espressione in funzione dei portatori di carica

La densità di corrente è legata ai portatori di carica (elettroni, lacune, ioni in un elettrolita) tramite la relazione:

Dove:

• è la concentrazione del portatore i (numero di particelle per unità di volume).
• è la carica del portatore

Rilevatori di Posizione: Tipologie e Funzionamento

I rilevatori di posizione sono dispositivi essenziali nell'automazione industriale, utilizzati per determinare la posizione di un oggetto o di un veicolo.

Interruttori di Posizione (Finecorsa)

Questi sensori sono utilizzati per determinare la posizione di un elemento attraverso il contatto fisico tra l'elemento da rilevare e il rilevatore. Sono interruttori di tipo on-off e sono comunemente chiamati finecorsa o interruttori di posizione. Spesso utilizzano contatti elettrici.

Sensori di Prossimità

I sensori di prossimità vengono usati quando il contatto fisico non è possibile o appropriato. Le condizioni che ne richiedono l'uso includono:

• Non è possibile toccare l'elemento da rilevare.
• Il peso

Gravitazione Universale

• Legge di gravitazione universale: due particelle di materia si attraggono con una forza proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che le separa.
• Campo gravitazionale: le perturbazioni che un corpo produce nello spazio circostante possedendo una massa.
• Intensità di campo gravitazionale (g): in un punto dello spazio, è la forza che agisce sull'unità di massa che si trova in quel punto.
• Forze conservatrici: forze per le quali il lavoro compiuto non dipende dal percorso seguito.
• Energia potenziale gravitazionale: di una massa m in un punto dello spazio, è il lavoro compiuto dal campo gravitazionale per spostare la massa m da quel punto all'infinito.
• Potenziale gravitazionale:

Proprietà Atomiche e Periodicità

Raggio Atomico

Il raggio atomico è la metà della distanza tra i nuclei di due atomi identici legati insieme.

Energia di Ionizzazione

L'energia di ionizzazione è l'energia minima necessaria per rimuovere un elettrone dal livello più esterno di un atomo neutro di un elemento, allo stato gassoso e nel suo stato elettronico fondamentale, trasformandolo in uno ione monopositivo, anch'esso allo stato gassoso e nel suo stato elettronico fondamentale. L'energia di ionizzazione aumenta verso l'alto e verso destra nella tavola periodica.

Affinità Elettronica

L'affinità elettronica è l'energia scambiata nel processo in cui un atomo neutro, allo stato gassoso e nel suo stato elettronico fondamentale, acquisisce un elettrone...

Introduzione ai Campi di Forza

Vi è un campo di forza in uno spazio se, inserendo un corpo di prova, questo è soggetto a una forza.

• Campo uniforme: i vettori di forza hanno lo stesso modulo e direzione in tutti i punti dello spazio.
• Campi centrali: le direzioni di tutti i vettori forza convergono verso un unico punto.

Lavoro e Campi Conservativi

Il lavoro è un meccanismo di trasferimento di energia tra sistemi in cui agisce l'azione di una forza.

Proprietà dei Campi Conservativi

• Campi conservativi: quelli in cui il lavoro compiuto dalla forza del campo è indipendente dal percorso seguito; esso dipende solo dal punto iniziale e finale.
• Il lavoro compiuto dall'intensità del campo lungo un percorso chiuso è pari a zero.
• Il lavoro compiuto in un