Tutte le definizioni di fisica teorica generale

Principi della dinamica

Ogni corpo permane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme ( non agisce nessuna forza) finché forze esterne ad esso intervengono a modificarne lo stato.

Un sistema in cui è valida la prima legge di Newton-> qualunque sistema di rif in un moto rettilineo uniforme rispetto ad un riferimento inerziale è un sistema inerziale.

Se un corpo A esercita una forza su un corpo B il corpo B a sua volta esercita su A una forza avente ugual modulo e direzione e verso opposto.

Conservazione della quantità di moto

In un sistema isolato (soggetto a forze esterne) la quantità di moto totale del sistema si conserva (è costante nel tempo).

Peso= forza con al quale un corpo viene attirato verso il centro della terra

Il peso cambia da punto a punto sulla terra ( peso maggiore ai poli)

( modulo velocità costante, direzione variabile tangente alla circonferenza)

Ad ogni istante del vettore velocità è tangente alla circonferenza

Periodo (T)= tempo indicato dal corpo per descrivere una circonferenza

Frequenza (F) = il n° di volte che il corpo descrive la circonferenza nell’unità di tempo

Moto armonico e lavoro

Un corpo descrive avanti e indietro con periodicità una data traiettoria con legge: Asin(wt+p)/A Cos(wt+p)

moto armonico= proiezione di un moto circolare uniforme su una circonferenza
Lavoro ed energia

Lavoro compiuto da una forza costante il cui punto di applicazione si sposta di un tratto rettilineo

Energia cinetica

Teorema dell'energia C= il lavoro compiuto da tutte le forze che agiscono sul corpo è uguale alla variazione di energia cinetica

( il corpo si muove di moto RUA nella direzione di F)

Il lavoro a→b dipende dal punto iniziale a e b ma non dipende dal percorso. Il lavoro su una linea chiusa = zero

(es forze conservative: forza peso, forza di gravità, forza elastica e forza coulombiana)

Il lavoro a->b dipende solo dal punto A e B. Il lavoro dipende dalla posizione iniziale e posizione finale

Se tutte le forze che agiscono sul corpo sono conservative

Ecin + U = E meccanica= costante

Forze non conservative e attrito

Forza peso

Lavoro compiuto da tutte le forze uguale variazione dell’energia cinetica

Lfcon + Lfnonc = ∆Ec => -∆U + L fnonc = ∆Ec => Lfnonc = ∆Emecc

Lavoro delle forze non conservative= variazione dell’energia meccanica

Forza di attrito

Direzione del moto e verso opposto, non è conservativa

L’energia totale di un sistema isolato non aumenta né diminuisce. L’energia può essere trasformata da una forma all’altra

Urti elastici e anelastici

Anelastici= non agiscono forze esterne. Sfere di masse m1 e m2 si muovono lungo la retta congiungente i loro centri. Dopo l’urto i due corpi marciano con la stessa velocità. Si conserva la quantità di moto totale

Elastici= si conserva la quantità di moto totale e anche l’energia cinetica totale
Insieme di molecole che interagiscono fra loro attraverso deboli forze di coesione e con le pareti del recipiente che le contiene

( liquidi e gas sono fluidi)

In un fluido in equilibrio P è indipendente dall’orientazione di A (isotropia di P)

1 atm= 760 Torr = 1,013 * 10 ^ 5 Pa

variazione della pressione con la profondità, più è alta la profondità più è alta la pressione (colonna di liquido sovrastante)

Stevino

(pressione idrostatica)

P= P0 + pgh

I gas sono molto comprimibili, la densità può cambiare con la profondità ( o altezza nel caso dell’atmosfera)

A livello del mare la pressione atm è P0= 1 atm

All’equilibrio, una variazione di pressione applicata a un liquido chiuso viene trasmessa in ogni punto del liquido e alle pareti del contenitore

Un corpo riceve una spinta dal basso verso l'alto pari al peso del liquido spostato

Dinamica dei fluidi

Dinamica nei fluidi

Fluido perfetto= non viscoso, incomprimibile ( proprietà fluido)

proprietà moto fluido= stazionario ( la velocità non dipende dal tempo) irrotazionale ( assenza di moti vorticosi)

Si applica al moto stazionario di un fluido perfetto

P+pgy+ ½ pv^2 = cost

Applicazione = tubo di venturi

y+ P/ pg +v^2/2g = cost h+P0/pg= P0/pg + v^2/2g

Viscosità e portata

Viscosità

(regime di moto laminare) (orizzontali parallele)

Formula di Newton = ηA(V/d)

η= per i liquidi diminuisce rapidamente al crescere della temperatura (tranne acqua, che cresce al crescere della pressione)

La portata di un liquido viscoso in un condotto orizzontale di lunghezza l e raggio r è proporzionale alla differenza di pressione agli estremi

Il passaggio da moto laminare a quello turbolento avviene quando il liquido raggiunge la sua velocità critica

vc= Rη/pr = n° di Reynolds= 1200 per condotti di forma regolare

La portata è minore di quella prevista dalla leggi di poiseuille

R= Delta P/ Q

condotti in serie: la portata di questa parte di condotto è uguale alla portata (volume) dell’altro

condotti in parallelo= il tratto principale si divide in tre tratti. La portata nei tre tratti è diversa e la portata totale è la somma dei tre tratti

Sedimentazione e coesione

Sedimentazione

massa di liquido m=vp in rotazione con velocità angolare

Forza di coesione (attrattive) tra molecole di un liquido. Molecole interne sono in equilibrio tra di loro. Le forze che agiscono sulle molecole in superficie non sono bilanciata verso l’alto-> compressi verso il basso

Coesione= tensione tangente alla superficie
Sistema macroscopico (gas, liquido, solido) chimicamente definito, composto da un grande numero di atomi/molecole

isolato= non scambia né materia né energia con l’intorno

chiuso= può scambiare energia ma non materia con l’intorno

Caratterizzato dai parametri termodinamici come ad es pressione, volume, temperatura, stato di aggregazione

Il sistema è in equilibrio quando tutti i parametri termodinamici sono definiti e non variano nel tempo

Gas perfetti e reali

un gas perfetto è un gas dove le molecole non interagiscono tra di loro

-un gas reale si avvicina tanto più al comportamento del gas perfetto quanto maggiore è la temperatura e minore è la pressione

-quando due corpi sono in equilibrio termico hanno temperature uguali
Volumi uguali di qualsiasi gas (perfetto) alla stessa pressione e alla stessa temperatura contengono lo stesso numero di molecole

V= 22,4 L (1 mole)

reversibile= avviene attraverso una serie intermedia di stati in equilibrio. I parametri termodinamici del sistema sono determinati in ogni istante

irreversibile= avviene attraverso stati fuori dall’equilibrio. Nel corso delle trasformazioni alcuni dei parametri termodinamici non sono determinati

trasformazioni reali= sempre irreversibili, possono avvicinarsi a trasformazioni reversibili se avvengono lentamente

isoterme= t cost

isobariche= p cost

isocore= v cost

adiabatiche= sist termodinamicamente isolato

Energia e calore

Energia trasferita tra un sistema e l’intorno a causa di una differenza di temperatura tra di essi

1 CAL= quantità di calore per portare 1 g di acqua da 14,5 C a 15,5 C

Tra il sistema e l’intorno può anche aversi un trasferimento di energia come lavoro compiuto da una forza.

L può essere trasformato sempre interamente in calore Q

La capacità termica è la costante di proporzionalità tra il calore che un corpo assorbe o cede e la corrispondente variazione di temperatura

C= quantità di calore che bisogna cedere all’unità di massa della sostanza per innalzare la temperatura di 1°C

calore molare= il prodotto del calore specifico per il peso atomico/molecolare

Calore latente= Il calore per unità di massa che una sostanza deve scambiare con l’intorno quando compie un cambiamento di stato

L’energia scambiata con l’intorno in una trasformazione non dipende dal tipo di trasformazione ma solo dagli stati iniziale e finale del sistema

JQ-L=U2-U1=∆U

adiabatica: JQ=0 ∆U=-L

isocora: L=0 ∆U= JQ

ciclo chiuso: ∆U=0 JQ=L

espansione libera JQ=L=0 ∆U=0

Macchine termiche e entropia

Macchina termica= sistema capace di trasformare calore in lavoro compiendo dei cicli

(enunciato di lord kelvin)= afferma l’impossibilità di realizzare una macchina termica che scambi calore con un solo termostato

(enunciato di Clausius)= afferma che è impossibile una trasformazione il cui unico risultato sia il passaggio da calore da un corpo più freddo a uno più caldo

Per il teorema di Carnot il rendimento è max quando la macchina è reversibile. Nei motori reali le trasformazioni sono sempre irreversibili e il rendimento è inferiore al massimo teorico 1-T2/T1

Una macchina di Carnot che percorre il ciclo in senso inverso= refrigeratore

Se un sistema è termodinamicamente isolato compie una trasformazione reversibile, l’entropia non varia

Se un sistema isolato compie una trasformazione irreversibile= entropia aumenta

Diffusione e pressione osmotica

La diffusione aumenta con T e dipende da carattere fisico-chimiche del soluto e solvente

Per soluzioni diluite e in assenza di dissociazione valgono le leggi di Van’t hoff

Ad una data temperatura, la press osmotica è proporzionale alla concentrazione C della soluzione

Press osmotica aumenta con la temperatura

A temperature uguali e soluzioni con ugual concentrazione la pressione osmotica è la stessa

Onde acustiche e luminose

Un’onda acustica consiste in una deformazione elastica, vibrazioni che si propagano

Onda trasversale= onda per la quale la direzione di vibrazione è perpendicolare a quella di propagazione

Onda longitudinale= la direzione di rifrazione è parallela a quella di propagazione

intensità= energia che attraversa una superficie di area unitaria normale alla direzione di propagazione in un secondo. Max alla sorgente e diminuisce con la distanza

altezza e frequenza= fra 20 Hz e 20 MHz udibili all’orecchio umano

timbro= forma dell’onda ovvero il numero e l’ampiezza delle armoniche che lo compongono

onde luminose= onde elettromagnetiche che si propagano nel vuoto

Riflessione e rifrazione

RIflessione= reggio riflesso si trova nello stesso piano (piano di incidenza) della normale e del raggio incidente. Raggio incidente indica direzione di propagazione della luce

θr=θi

Legge della rifrazione

(raggio tra la normale e il raggio rifratto)

sinθ1/sinθ2=n1,2=n2/n1

Quando un raggio incide su una superficie viene in parte riflesse e in parte rifratti

Abbiamo la luce bianca quando si hanno la sovrapposizione di tutte le componenti cromatiche

All’aumentare dell’angolo di rifrazione, l’angolo di incidenza aumenta

Lenti e ottica

Lenti divergenti= f0)

lenti convergenti = f>0, G >1 se imm reale (q>0) imm virtuale (q

Criterio di Rayleigh= il centro di una macchia coincide con la frangia scura dell’altra macchia

Angolo min sotto cui appare la distanza di due oggetti visti come distinti dall’occhio
Il campo della forza elettrica generato da una carica puntiforme è conservativo (purchè sia stazionario) perchè è un campo di forze centrali

Per il principio di sovrapposizione= è conservativo il campo di forze generato da una distribuzione di cariche qualsiasi