Appunti di teoria per preparazione esame orale di Fisica Generale

Cinematica

Si occupa dello studio della legge oraria (legge che rappresenta le posizioni di un punto materiale nel tempo) s(t)

r(t) = ( x(t), y(t), z(t) )

x(t) → v(t) → a(t)

Moto rettilineo uniforme

Moto di una particella lungo una retta con acc. nulla e quindi con velocità costante.

F = 0

Moto rett. uniform. accelerato

Moto di una part. con accelerazione costante.

F = m • a

Moto del proiettile

Moto parabolico di una particella nel campo gravitazionale. Moto orizzontale è rett. uniforme, moto verticale è unif. accelerato.

Moto circolare uniforme

Moto di un corpo in rotazione lungo una traiettoria circolare con velocità costante. (C = 0) Esiste una accelerazione e questa è sempre causata dalla variazione temporale della direzione del vettore velocità.

s(t) posizione del corpo in funzione del tempo.

Cinematica

si occupa dello studio della legge oraria (legge che rappresenta le posizioni di un punto materiale nel tempo).

_t = ( x(t), y(t), z(t) )

x(t) ----> v(t) ----> a(t)

Moto rettilineo uniforme

Moto di una particella lungo una retta con acc. nulla e quindi con velocità costante.

F = 0

Moto rett. uniform. accelerato

Moto di una part. con accelerazione costante.

F = m . a

Moto del proiettile

Moto parabolico di una particella nel campo gravitazionale.

Moto orizzontale e rett. uniforme, moto verticale è unif. accelerato.

Moto circolare uniforme

Moto di un corpo in rotazione lungo una traiettoria circolare con velocità costante. ( a = 0 ) Esiste una accelerazione centripeta permessa dalla variazione temporale della direzione del vettore velocità.

(*) posizione del corpo in funzione del tempo.

"Tempo"

Grandezza fisica che misura la sequenzialità o simultaneità degli eventi.

"Posizione"

Grandezza fisica identificata nel punto delle sue coordinate (esistenza perché sist. di riferimento è assolutario).

Grandezze Fisiche Scalari

Definite da numero e unità di misura (numero ottenuto da misurazione dirette o indirette (confronto numerico con riferimento detto campione unitario) e unità di misura definita dal SI delle misure).

Grandezze Fisiche Vettoriali

Definite da 3 numeri e una unità di misura (modulo, direzione e verso).

"Versore"

Vettore di modulo unitario |V_u| = 1

Fisica

Si occupa delle descrizione dei fenomeni per poter determinare relazioni di causa ed effetto ed utilizza il metodo scientifico (osserva, ipotesi e legge matematica e verifica).

"Misurare"

Stabilire corrispondenza tra oggetto e numero.

Strumento

Ciò da permette la misura. È dotato delle seguenti caratteristiche: port. (valore più grande che può misurare), intervallo d’uso, sensibilità (più piccolo valore che può misurare), prontezza (rapidità con cui risponde ad una variazione della quantità da misurare), precisione (grado di convergenza di dispersione dati rispetto al valor medio), e condizioni di ripetibilità dei valori misurati). Accuratezza esprime entità d errori sistematici.

Principio di Relatività

Le leggi fisiche sono valide in tutti i sistemi di riferimento sia che essi si muovano di moto rettilineo uniforme, sia che siano fermi (in quiete).

I principio della Dinamica

Definisce i sistemi di riferimento inerziali. Un corpo permane in uno stato di quiete o di moto rett. uniforme se non agiscono forze esterne su di esso. (Somma delle forze che agiscono su di esso è nulla). Ci permette di affermare che se un sist. è fermo o si muove di moto rett. unif. rispetto ad un sist. di riferimento inerziale, è anch'esso inerziale.

II principio della Dinamica

F/m = cost. = a L'accelerazione di un corpo è diretta proporzionale e ha la stessa direzione della forza agente su di esso (corpo) e inv. proporz. alla sua massa.

III principio

"di azione e reazione" Per ogni forza che un corpo A imprime su un corpo B, questo risponderà con la stessa forza con verso opposto, ma stessa intensità e direzione. F_{A>B = -FB>A}

Forza

Grandezza fisica misurata con il dinamometro (misura indiretta di spostamento). È grandezza vettoriale.

Legge di Newton

equazione vettoriale: acceleraz. ha stesso verso e direzione del vettore somma delle forze agenti.

F = ma

1. F_x = m·a_x
2. F_y = m·a_y
3. F_z = m·a_z

Forza di Attrito

Forza che si oppone al movim. di un corpo su una superficie. Dipende dal coeff. di attrito e dalla reaz. vincolare.

Forza Vincolare

Limita le direzioni in cui un punto materiale può muoversi e deve bilanciare le forze applicate perpendicolarmente al vincolo.

Forza Peso

È approssimazione della forza di gravitazione universale. Dipende da lat., long., altezza.

Forza di gravitazione

Forza che agisce a distanza tra corpi dotati di massa gravitazionale. (Forza di attrazione)

Forza apparente

Ferma (I principio) in Sist. di rifer. non inerziali sento una F_app. = -m in moto rett. uniforme e F = -m v²/_r = -mω²_r in moto cir. uniforme.

FORZE

Errori sistematici

difficilmente identificabili, ed eliminabili. Causati da difetti dello strumento, errori da parte dello sperimentatore, perturbazioni esterne. Risolvibili cambiando strumento, migliorando operazione di misura, nuova calibrazione.

Errori casuali

causano fluttuazioni del valore misurato nel caso di misure ripetute delle stesso, fisica nelle stesse condizioni. Riducibili migliorando operazione di misura, ma non adeguatamente eliminabili. Casuali e non prevedibili.

Teorema dell'energia cinetica

Quando una forza sposta un punto materiale da una posizione A con velocità v_A ad un punto B con velocità v_B, il lavoro della forza può essere espresso come la variazione di en. cinetica (si flessione di stato).

Forza conservativa

lavoro su traiettoria chiusa è zero (lavoro indipendente dalla traiettoria). (Il lavoro è nullo anche per forza dello spost.).

Sistema di Particelle

Insieme di una o più particelle. F_int (forze interne) sono le forze di interazione fra particelle. F_ext (esterne) sono le forze di interazione fra particelle e l’esterno. Isolotto se la somma delle F_ext è nulla.

Principio di conservazione q di moto

Se ∑F_int=0, ∑F_ext=dQ_tot/dt. Se ∑F_ext=0 → Q_tot è costante.

Centro di massa

punto geometrico che corrisponde alle media delle posizioni pesata dalle masse.

Interazione tra particelle

descritta da un

F(r) > 0 → Forza repulsiva; F(r) < 0 → attrattiva; F(r) = 0

Energia Meccanica di una molecola

E = W_t + Σ k_i

1. E < 0

   • Solidi

   Particelle non possono allontanarsi più di r₂ e non possono avvicinarsi più di r₁.

   (configurazione energetica solidi).

1. E > 0

   • Gas

   Particelle possono avvicinarsi più di r₁.

   (configurazione energetica gas).

1. E ≥ 0 e E < 0

   • Liquidi

   Particelle non possono avvicinarsi più di r₁, ma possono allontanarsi quasi liberamente.

   (configurazione energetica liquidi).

"Pressione" → F_⊥ sulla superficie. [Pa] = [N/m²]

Legge di Stevino

Alla stessa profondità, la pressione è costante indipendentemente dalle forme del fluido contenitore. La pressione aumenta con la profondità e a parità di profondità, la pressione è maggiore per il fluido più denso.

Principio di Pascal

Una variazione di pressione in un punto di un fluido incomprimibile si trasmette in ogni altro punto.

Principio di Archimede

Un corpo immerso in un fluido riceve una spinta (forza) diretta verso il basso pari al peso del volume di fluido spostato.

Tubo di flusso

Insieme delle traiettorie (linee di flusso) delle particelle.

Fluido ideale

Densità costante, non viscoso, laminare, stazionario, non turbolento.

Approccio Lagrangiano

Fluido scomposto in volumi infinitesimi di cui si studiano le eq. del moto.

Approccio Euleriano

Si considera in ogni punto dello spazio occupato del fluido la massa, la velocità in funzione del tempo.

Fluido viscoso

Con attrito che dipende dal coeff. di viscosità. Il suo moto si considera composto da infinite lamina coaxiali. La velocità ha profilo parabolico.

Viscosità

indica teorema di Bernoulli e identifica eq. della portata.

Moto di un fluido viscoso

moto di un corpo in un fluido con velocità basse e coeff. di viscosità.

η: corpo risente di F di attrito viscoso.

Legge di Stokes:

• F = βv con β = ηKL e L = l, R = 6π. Moto di una sfera in un fluido viscoso.

Sedimentazione

Quando un corpo immerso in un fluido e si muove verso il basso si stratifica in base alla densità.Lv-raggiunge velocità limite nel fluido.

Centrifugazione

Sfrutta forza centrifuga che aumenta con la distanza e crea un gradiente di pressione orizzontale. Si ha stratificazione verticale.

Numero di Reynolds

definisce il regime (lamin? o vorticoso/turbolento) di un fluido.Per fluido viscoso:

R = 2vRp/η

• MR > 3000, turb.
• MR < 1000, lam.

Per oggetto di dimensioni al'interno del fluido:

MR = vPL/η

• MR > 1000, turb.
• MR < 0.1, lam.

Premura superficiale

determina il fatto che per portare una molecola dall’interno del lio all’esterno è necessario compiere lavoro contro le forze di coesione.

C/N[m]

Misura presso entrametro. Tensione diminuisce con l’aumento della temperatura e all’opposizione di sost. televisione (Risultante forse agenti su sup.)

Legge di Laplace

(Tensione superficiale - curve) pⁱ - pₑ = ^2T/_R

→ più facile formare una bolla di dimensioni maggiori, la presenza di T spiega perché aque inquinate da tensioattivi formano bolle più grandi e stabili (per picoli valori di T in quanto sost. tensioatt. abbassano T).

Angolo di bagnabilità

(o contatto) → cos (Ɵ) = ^{T₁ - T₃}/_T₂

Ɵ < 90° non bagna, Ɵ > 90° bagna

Legge di Jurin

Permette calcolo altezza capillare del fluido in un capillare, (h = ^2T/_(pghR))

Termodinamica

→ studia i meccanismi di trasferimento di en. mechanica in altre forme di en. e viceversa.

Sist. termodinamico

→ porzione macroscopica di materia separato dell'ambiente esterno.

Variabili termodinamiche

→ variabili microscopiche che descrivono un sist. termodinamico. Unicamente (P, V, T, M).

Equilibrio termodinamico

(di un sist. ottimante in eq. statico) → la meccanica tra fase è quiet, la termica tra le varie parti, le chimiche.

Principio Zero delle termodinamica

→ due corpi inizialmente a stati termici differenti, dopo non certo tempo raggingano uno stato term. comune.

Temperatura

→ descrive lo stato termico di un corpo, il grado di agitazione delle particelle.

0° assoluto - Indipendentemente dal gas, ad una temperatura inferiore di -273,15 °C si otterrebbe una pressione negativa.

"Caloria" - quantità di calore necessaria per determinare una variazione di 1°C su un grammo di acqua da 14,5°C a 15,5°C.

Calore = energia che si trasferisce, [cal]

Trasformazioni termodinamiche - quasi statica (_{eq. termali: in ogni suo punte}); reversibile (in assenza di attriti attraverso infiniti stati che possono essere ripercorsi invertendo il senso delle trasformazioni); spontanea (irreversibile, quasi statica, assenza di attriti); ciclica; isoterma; isocora, isobara, adiabatica.

Relazione di Clapeyron - P=f(V) trasformazioni sono rappresentate da curve orientate formate da infiniti stati di eq. attraversati dal sist.; trasformazioni irreversibili sono rappresentate da curve troppe.

I principio della Termodinamica → ΔU = Q-LCalore e Lavoro sono due meccanismi che fanno aumentare l'e.u. di un sistema.

Quando un sist. termod. effettua

Gas ideale - molecole puntiformi e indistinguibili tra loro; volume delle particelle trascurabile rispetto a quello dei pos; urti perfettamente elastici; no forze di interazione tra molecole.

Gas reali come gas perfetti → basse densità, basse pressione, alta temperatura.