Appunti per l'esame di fisica

Fisica

Misura

La misura è l'assegnazione di un intervallo di valori a una particolare grandezza fisica. L'attività svolta per assegnare una misura si definisce misurazione. Gli strumenti di misura ci permettono di confrontare la misura di una certa grandezza con l'unità di misura di riferimento. Essi devono avere quattro caratteristiche fondamentali: portata, sensibilità, precisione e prontezza.

Movimento: punto materiale

Il punto materiale è un corpo privo di dimensioni, o le cui dimensioni sono trascurabili rispetto a quelle della regione di spazio in cui può muoversi e degli altri oggetti con cui può interagire. Il moto del punto materiale è determinato se è conosciuta in ogni istante di tempo la sua posizione in un dato sistema di riferimento. La traiettoria è il luogo geometrico dei punti occupati nei vari istanti di tempo dal punto in movimento e costituisce una curva continua.

Moto rettilineo

Si consideri un punto materiale che può muoversi lungo una linea retta, e si assuma come riferimento un asse X coincidente con la retta su cui è fissata un'origine O; descrivere il moto del punto materiale significa conoscere come varia nel tempo la sua posizione x(t), e questo prende il nome di legge oraria del moto.

Velocità media e istantanea

La velocità media fornisce un'indicazione complessiva su come varia la posizione del punto materiale nel tempo. La velocità istantanea fornisce un'indicazione su come varia la posizione del punto materiale in un determinato istante di tempo; viene definita come limite della velocità media per Δt → 0.

Moto rettilineo uniforme

In esso la velocità istantanea è costante, v(t) = v (costante). La legge oraria del moto è: x(t) = x₀ + vt.

Accelerazione e accelerazione istantanea

L'accelerazione a = (v₂ - v₁)/(t₂ - t₁) = Δv/Δt fornisce un'indicazione complessiva su come varia la velocità del punto materiale nel tempo. L'accelerazione istantanea è d²x/dt² e indica come varia la velocità del punto materiale in un determinato istante di tempo.

Grandezze scalari e vettoriali

Le grandezze scalari sono caratterizzate da una costante o da una singola funzione dello spazio e del tempo (carica elettrica, massa, tempo); abbiamo solo bisogno del modulo, che è un numero. Le grandezze vettoriali sono fisiche associate a una quantità scalare (detta modulo), una direzione e un verso, e si rappresentano nel piano cartesiano (posizione di un corpo). Abbiamo bisogno del modulo, direzione, verso e punto di applicazione.

Velocità vettoriale istantanea

La velocità vettoriale istantanea è definita dalla velocità media e considerandone il limite per Δt → 0. Le componenti del vettore velocità sono: V_x=dx/dt, V_y=dy/dt. Lo spostamento tende a essere tangente alla traiettoria; il vettore velocità istantanea è tangente alla traiettoria.

Moto circolare uniforme

Il moto circolare uniforme è il moto di un corpo che percorre una traiettoria circolare. Fra i moti curvilinei assume particolare importanza quello di un oggetto che descrive una traiettoria circolare di moto uniforme, cioè con velocità di modulo costante. Un punto del piatto di un giradischi e qualsiasi oggetto sulla superficie terrestre si muovono di moto circolare uniforme. La velocità è costante in modulo ma non in direzione e verso: è un moto accelerato! Percorso totale: X=2πr. Tempo totale di percorrenza: T=periodo(s). Numero di giri al secondo: f=1/T, cioè la frequenza (Hz).

Cinematica angolare

Posizione angolare: angolo misurato rispetto alla semiretta di riferimento. Per convenzione, rotazione anti-oraria rispetto alla linea di riferimento per φ > 0, rotazione oraria rispetto alla linea di riferimento per φ < 0. Spostamento angolare: cambiamento di posizione angolare = orientamento finale - orientamento iniziale Δφ = φ_f - φ_i. Spostamento angolare e spostamento lineare: Δl = l/r.

Forza

La forza è qualunque causa esterna che produce una variazione dello stato di moto o di quiete di un corpo; indica una trazione o una spinta. La forza è una grandezza vettoriale: una trazione o spinta ha sempre intensità, direzione e verso.

Forze in natura

Esistono quattro forze fondamentali con cui è possibile descrivere tutti i fenomeni.