Fondamenti di fisica sperimentale - Lezioni

Fondamenti di fisica sperimentale

Docente: Maurizio Zanip

Anno: 2011-2012

Politecnico di Milano – Dipartimento di ingegneria meccanica

Elenco argomenti

1. Grandezze fisiche e loro misurazione
2. Cinematica del punto materiale:
   • Sistemi di riferimento
   • Posizione, velocità, accelerazione
3. Dinamica del punto materiale: principi di Newton e loro applicazioni
4. Lavoro, potenza, energia e conservazione dell'energia meccanica
5. Campo gravitazionale
6. Moti oscillatori
7. Elementi di dinamica dei sistemi di particelle e dei corpi rigidi:
   • Leggi di conservazione
   • Urti
   • Rotazione
8. Temperatura, calore e lavoro: equilibrio e trasformazioni termodinamiche, gas perfetti
9. Primo principio della termodinamica
10. Macchine termiche, cicli e rendimento
11. Secondo principio della termodinamica
12. Legge di Coulomb, campo elettrostatico
13. Legge di Gauss
14. Potenziale elettrostatico
15. Proprietà dei conduttori in elettrostatica, capacità elettrica, condensatori
16. Energia del campo elettrico
17. Fenomenologia elettrostatica nei mezzi dielettrici
18. Corrente elettrica, legge di Ohm, forza elettromotrice
19. Campo magnetico
20. Sorgenti e proprietà del campo magnetico statico, legge di Ampere
21. Fenomenologia del campo magnetico statico nella materia

Metrologia

Perché: filosofia naturale

Curve: osservare -> grandezze fisiche -> unità di misura

Curve classica (meccanica, acustica, ottica, termodinamica)

Moderna: meccanica della luce - fisica relativistica

Costante di Planck - fisica quantistica atomica

Assunzione per confronto fondamentale: 7 GRANDEZZE:

• 10⁰ m (unità di misura) nulla e derivate
• 10^-6 μ : micro
• 10^-9 n : nano
• 10^-12 p : pico
• 10^-15 f : femto
• 10^-18 a : atto
• 10^-21 z : zepto
• 10^-24 y : yocto
• 10³ K : kilo
• 10⁶ M : mega
• 10⁹ G : giga
• 10¹² T : tera
• 10¹⁵ P : peta
• 10¹⁸ E : exa
• 10²¹ Z : zetta
• 10²⁴ Y : yotta

Lunghezza, il tempo massa, temperatura

Meccanica

Cinematica

Descrizione del moto

Dinamica

Modificare il moto

Statica

Impedire il moto

Cinematica del punto materiale

Il punto materiale non è un punto geometrico, ma reale con massa, distante dall’oggetto in considerazione, trascurando i minimi propri. Ha sistemi di riferimento validi per lo spazio e per il tempo. Bisogna dare un'origine e un verso.

Cinematica scalare

Moto lungo una traiettoria: traiettoria, origine, verso, grandezza (posizione lineare).

S(t): funzione che determina i punti.

s(t) - Legge oraria: mi dice dove mi trovo in quale istante.

Traiettoria: DOVE? - Legge oraria: come?

Traiettoria legge moto rettilinea uniforme rettilineo uniforme circolare uniforme circolare rettilinea armonica.

Posizione angolare per il moto circolare. Angolo: posizione nello spazio compresa tra due rette.

θ = S / R Gli angoli calcolati in radianti θ = 2πR / R 2π radianti.

Posizione ⇒ spostamento: differenza tra due posizioni

Spostamento ∆S = S₂ - S₁

Unità di misura: metro

Lo spostamento non è la stessa percorrenza spostamento angolare ∆θ = θ₂ - θ₁

Velocità

(Lineare: lungo una traiettoria)

Velocità media: V_m = ∆S / ∆t = S(t₂) - S(t₁) / t₂ - t₁ [v] = [m / s]

La velocità può essere negativa, ∆S > 0, ∆S S₁ 2 3

Legge oraria: ∆(t) ∆S V_m = tg α = K V_m = K tg β

Relazione istantanea ds / dt = S' = S(t)

Quando S = S_o si parla di quiete

Esempio

Quiete: S = S_o V = 0

Moto uniforme: il corpo si sta muovendo di velocità costante, U = ∃v: v_o = K · tg α

S = S_o + V_o t S_o: posizione quando t = 0, serve per trovare una delle infinite rette

S_o: condizione iniziale

∆S = U_m ∆t = U₁∆t₁ + U₂∆t₂ + ... = Σ_m ∆t

v_m∆S: V_m = ∆S / dt v = ds / dt

∆S_t2∆S: ds: S₀ ∆t S₀: ∆s: v_t2

Δs = ∫_t0^t v dt Δs