Riassunto teoria Fisica (Meccanica e Termodinamica)

Fisica capitolo 1-2: Cinematica nel punto

L'obiettivo della cinematica è quello di studiare i moti dei corpi, assimilati come punti materiali, senza preoccuparsi della causa del moto. Le grandezze fondamentali sono spazio, tempo, velocità e accelerazione.

Tipi di moto

Abbiamo vari tipi di moto:

• Moto rettilineo: si svolge lungo una retta sulla quale vengono fissati origine e verso.
• Moto rettilineo uniforme: velocità costante, accelerazione=0.
• Moto rettilineo uniformemente accelerato: accelerazione costante.
• Un esempio è il moto verticale: un corpo lasciato libero di cadere si muove verso il basso con accelerazione costante g=9.8 m/s².
• Moto armonico semplice: moto periodico lungo un asse rettilineo detto origine (O) che rispetta la seguente legge oraria: x(t)=A·sin(ωt+φ) dove x(t) è la posizione, A è l'ampiezza, φ è la fase iniziale al tempo t=0, ω è la pulsazione, ωt+φ è la fase del moto con A, φ, ω grandezze costanti.
• Moto rettilineo smorzato esponenzialmente: caratterizzato da una velocità che si riduce in modo esponenziale nel tempo.
• Moto circolare: moto in cui la traiettoria è rappresentata da una circonferenza. Considerato che la velocità cambia continuamente di direzione, l'accelerazione centripeta è sempre diversa da zero. Nel moto circolare uniforme la velocità è costante, quindi l'accelerazione tangenziale è nulla.
• Moto parabolico: moto di un corpo che, partendo con una certa velocità iniziale ed un certo angolo, percorre una traiettoria parabolica sotto la forza dell'accelerazione di gravità.

Capitolo 3: Dinamica del punto

La dinamica si occupa dello studio delle cause del moto; essa si fonda sul concetto di forza. Il concetto di forza è lo sforzo necessario a spostare, deformare, sostenere un oggetto. La dinamica si basa su una serie di principi:

Leggi di Newton

• 1 Legge di Newton (Principio d'inerzia): Un corpo non soggetto a forze non subisce cambiamenti di velocità, ovvero se è in quiete rimane fermo oppure si muove di moto rettilineo uniforme.
• 2 Legge di Newton: L'interazione di un punto con l'ambiente determina l'accelerazione del punto. (F=m·a) Massa esprime la resistenza del punto a cambiare il proprio stato di moto.
• 3 Legge di Newton: Se un corpo A agisce una forza su un corpo B, B reagisce su A con una forza di modulo e direzione uguali, ma verso opposto.

Teorema dell'impulso

L'impulso di una forza applicata in un punto provoca la variazione della quantità di moto (grandezza vettoriale). In assenza di forze, la quantità di moto si conserva.

Forze e reazioni

• La reazione vincolare è una particolare forza esercitata sul corpo da un vincolo (es. nel piano di appoggio la reazione vincolare sarà uguale in modulo e opposta al peso del corpo).
• La forza d'attrito è un tipo di forza che si genera tra le superfici di due corpi e che si oppone al moto. Quando la forza applicata al punto sarà maggiore della forza d'attrito, il corpo inizierà a muoversi.
• Ci sono diversi tipi di forze di attrito: attrito radente (generato dallo strisciamento), attrito volvente (generato dal rotolamento e traslazione), attrito viscoso (generato dal moto di un corpo in un fluido).
• La forza elastica è dovuta alla deformazione di una molla, che non è più nelle condizioni iniziali.
• La forza centripeta è un tipo di forza che si manifesta nei moti circolari e viene esercitata nella direzione che congiunge il corpo al centro della traiettoria.

Il pendolo semplice

Il pendolo semplice è un sistema formato da una massa appesa m collegata ad un perno tramite un filo teso. Segue il modello del moto oscillatore armonico. Il filo esercita una forza sul punto, chiamata tensione.

Lavoro ed energia

• Lavoro: energia trasferita ad un corpo tramite le forze che agiscono su di esso ed è pari al lavoro di ogni singola forza agente.
• Potenza: quantità di lavoro per unità di tempo.
• Energia: capacità di un corpo di compiere lavoro.
• L'energia cinetica è l'energia di un corpo in movimento.
• L'energia potenziale è l'energia che un corpo possiede in relazione alla sua posizione. L'energia potenziale si distingue in energia potenziale gravitazionale ed energia potenziale elastica.

Forze conservative e non conservative

• Forze conservative: forza peso, forza elastica (il lavoro non dipende dal percorso) SI CONSERVA L'ENERGIA MECCANICA.
• Forze non conservative: forza d'attrito (il lavoro dipende dal percorso).

Momento angolare

• Momento angolare: prodotto vettoriale tra raggio vettore e il vettore quantità di moto (regola della mano destra).
• Teorema del momento angolare: il momento della forza agente sul punto è uguale alla derivata del momento angolare.
• Se il sistema è composto da più punti materiali, individuiamo il centro di massa (punto tale per cui il sistema si comporta come se la sua massa fosse tutta concentrata in tale punto) e si applica il
• 1 Teorema di König: il momento angolare del sistema è la somma del momento angolare del moto del centro di massa + quello del sistema rispetto al centro di massa.
• 2 Teorema di König: l'energia cinetica del sistema è la somma dell'energia cinetica del moto del centro di massa + quello del sistema rispetto al centro di massa.

Capitolo 7: Dinamica del corpo rigido

Il corpo rigido è un sistema di punti materiali in cui le distanze tra tutte le possibili coppie di punti non possono variare. Per i sistemi costituiti da un gran numero di punti, come nel caso di...