Riassunto e sintesi in schemi esame Fisica 1, prof. Barucca, libri consigliati: Elementi di Fisica - Meccanica - Termodinamica, Mazzoldi - Nigro - Voci; Fisica 1, Vannini - Gettys; Fisica - Volume 1, Mazzoldi - Nigro - Voci

FISICA 1

• CAPITOLO INTRODUTTIVO: UNITÀ DI MISURA, ANALISI DIMENSIONALE

La meccanica è una parte della FISICA (scienza che studia tutti i fenomeni naturali cercando di individuare delle leggi che possano spiegare perché tale fenomeno accade); la fisica basa i suoi studi sul METODO SCIENTIFICO (inventato da Galileo Galilei) che prevede i seguenti passi: OSSERVAZIONE E MISURE, FORMULAZIONE DI UN’IPOTESI, VERIFICA DELL’IPOTESI e infine FORMULAZIONE DELLA TEORIA. Il metodo scientifico mi aiuta a determinare cosa è scienza da cosa invece non lo è, infatti per poter definire scienza il modello di Galileo deve essere verificato; una parte del metodo scientifico consiste nel MISURARE, per far questo ho bisogno di alcune UNITÀ DI MISURA la questa ne vengono estratte 7 dette fondamentali, e sono:

• LUNGHEZZA -> metro [ m ]
• TEMPO -> Secondi [ s ]
• MASSA -> [ kg ]
• INTENSITÀ CORRENTE -> ampere [ A ]
• TEMPERATURA -> Kelvin [ K ]
• QUANTITÀ DI MATERIA -> mole [ mol ]
• INTENSITÀ LUMINOSA -> candela [ cd ]

SISTEMA INTERNAZIONALE

Le grandezze fisiche restanti sono delle GRANDEZZE DERIVATE poiché sono ottenute combinando quelle fondamentali, per esempio una velocità [ m/s ]. Gli strumenti possiedono una certa SENSIBILITÀ (più piccola misura che lo strumento può rilevare ) e

Principali Costanti Fisiche di Interesse per la Meccanica

• velocità della luce nel vuoto c = 2.9979 10⁸ m/s ≈ 3.0 10⁸ m/s
• massa a riposo dell'elettrone m_e = 9.1091 10^-31 Kg
• massa a riposo del protone m_p = 1.6725 10^-27 Kg
• massa a riposo del neutrone m_n = 1.6748 10^-27 Kg
• raggio di Bohr a_o = 5.2917 10^-11 m = 0.52917 Å
• costante gravitazionale G = 6.67 10^-11 N m² Kg²
• accelerazione di gravità al livello del mare ed all'equatore g = 9.7805 m s^-2 ≈ 9.8 m s^-2
• distanza media Terra-Sole 1.49 10⁸ Km
• distanza media Terra-Luna 3.8 10⁵ Km
• raggio medio della Terra 6.37 10³ Km
• raggio del Sole 6.96 10⁵ Km
• massa della Terra 5.98 10²⁴ Kg
• massa del Sole 1.99 10³⁰ Kg
• velocità media orbitale Terra 29770 m/s
• velocità angolare media Terra 7.29 10^-5 rad/s (rotazione)
• densità aria (a 0°C ed 1 atm) 1.29 Kg/m³
• densità acqua (a 20°C) 1.00 10³ Kg/m³
• densità sangue 1.04 10³ Kg/m³
• densità osso 1.6 10³ Kg/m³
• densità mercurio (a 0°C) 13.5 10³ Kg/m³
• densità media terrestre 5.52 10³ Kg/m³

Fattori di Conversione

• lunghezza 1 Å = 10^-10 m 1μ (micron) = 10^-6 m 1 anno-luce = 9.46 10¹² Km
• tempo 1 anno = 365.2 giorni = 8766 ore = 5.26 10⁵ min = 3.156 10⁷ s 1 giorno = 86400 sec
• velocità 1 m/s = 3.6 Km/h
• forza 1 dyne = 10^-5 N 1 N = 10⁵ dyne = 0.102 K_gp
• pressione 1 atm = 1.013 10⁶ dyne/cm² = 76.0 cm Hg = 1.013 10⁵ N/m² = 760 Torr
• 1 dyne/cm² = 9.869 10^-7 atm = 0.1 N/m² = 10^-6 bars
• 1 cm Hg = 1.316 10⁴ atm = 1333 N/m²
• 1 N/m² (Pa:pascal)=9.869 10^-6 atm=10 dyne/cm²=7.501 10⁴ cm Hg=7.501 10³ Torr
• 1 Torr = 1 mm Hg = 10^-1 cm Hg = 1.32 10³ atm = 133.3 Pa = 1333 dyne/cm²
• energia, lavoro, calore, potenza 1 erg = 10^-7 J = 2.389 10⁸ cal = 2.778 10^-14 KWh = 6.242 10¹¹ eV
• 1 Joule (J) = 10⁷ erg = 0.2389 cal = 6.242 10¹⁸ eV
• 1 caloria (cal) = 4.186 10⁷ erg = 4.186 J = 2.613 10¹⁹ eV
• 1 eV = 1.602 10^-12 erg = 1.602 10¹⁹ J
• 1 unità massa atomica (amu) = 1.492 10^-7 erg = 1.492 10^-10 J = 9.31 10⁸ eV
• 1 HP = 746 W
• viscosità 1 Poise = 10^-1 Pa sec

Data ultima revisione 06/10/05

Definisco VERSORE

Un vettore di lunghezza unitaria, il verso lo scelgo io e possiede modulo unitario. Mi consente di definire i vettori che stanno su questa retta e così definisco anche tutti i VETTORI EQUIVALENTI.

Qualunque vettore lo posso scrivere come:

 ā = m û

Dove û è il versore e m mi definisce il valore del modulo di ā.

SCOMPOSIZIONE DI UN VETTORE

Spesso sono interessato a scomporre un vettore, prendendo per esempio 2 semi-rette orientate. Voglio scomporre ē in 2 vettori che giacciono sulle rette in modo che la loro somma dia come risultato il vettore di partenza ā. Ho trovato i vettori paralleli agli assi, tale che la loro somma mi definisce ā. Definisco i versori della retta (û_s e û_r).

Spesso scomponiamo i vettori su piani cartesiani (ASSI CARTESIANI); se definisco un sistema di riferimento posso individuare qualunque punto mediante 3 coordinate P(x, y, z), es. P(2, 3, 1).

ā = ā_s + ā_r = a_s û_s + a_r û_r

positivo prende il verso stesso del versore, negativo

esempio: Scomposizione 3d

Se voglio definire ē mediante dei versori (û_x, û_y, û_z) i versori sono spesso disegnati nell'origine ma se sono traslati rispetto a se stessi non cambia nulla!

ā = 2 û_x + 2 û_y + 2 û_z — COMPONENTI ORTOSSONE

Meccanica

Studia il moto dei corpi

Cinetica

Descrivo il moto dei corpi senza interessarsi delle forze divine (trascurando le cause che produce la moto)

Dinamica

Considero anche le cause che producono il moto!

3 grandezze

1. Devo individuare il corpo e determinare un sistema di riferimento
   • Il vettore posizione degli assi: ad un generico punto, posso assegnare un qualunque punto!

Posso scrivere il vettore posizione _r = x _u x + y _u y + z _u z [m]

Penso che il mio punto sia una farfalla che si muove lungo una traiettoria nello spazio.

Ho 2 vettori posizione, posso definire il vettore spostamento _Δr [m] come:

_Δr = _r(_t+_Δt) - _r(_t), il quale unisce 2 punti della traiettoria della farfalla! Una volta compreso quanto la farfalla si è spostata, potrei essere interessato a sapere rapidamente quanto la posizione della farfalla! Per fare questo introduciamo il concetto di velocità.

Velocità media

_v m = _Δr / _Δt [ vettore spostamento intervallo di tempo ] = 1 / _Δt [m/s]

Velocità istantanea _v = lim _Δt → 0 _v m = lim _Δt → 0 _Δr / _Δt

= lim _Δt → 0 ( _r (_t+_Δt) - _r (_t) )

= ( ^d_r / ^d_t )