Fisica: Il moto - staticmy.zanichelli.it · Fisica: una introduzione 1 1.1 Parlare il linguaggio...

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Indice Fisica: una introduzione 1 1.1 Parlare il linguaggio della fisica 2 1.2 Grandezze fisiche e unità di misura 3 1.3 Prefissi per le potenze di dieci e conversioni 7 1.4 Cifre significative 10 1.5 Soluzione dei problemi 13 1.6 Analisi dimensionale 15 RIASSUNTO 18 DOMANDE E PROBLEMI 19 Moto rettilineo 2 2.1 Moto con velocità costante 27 2.2 L’ accelerazione 40 2.3 Moto rettilineo con accelerazione costante 44 2.4 La gravità in prossimità della superficie terrestre 49 RIASSUNTO 59 DOMANDE E PROBLEMI 61 Il moto in due dimensioni 3 3.1 I moti orizzontali e verticali sono tra loro indipendenti 69 3.2 I vettori 70 3.3 Le componenti vettoriali: somma di vettori per mezzo delle componenti 72 3.4 Il moto di un proiettile 79 3.5 Moto circolare uniforme 91 RIASSUNTO 98 DOMANDE E PROBLEMI 99 Le leggi del moto di Newton 4 4.1 La prima legge di Newton 108 4.2 La seconda legge di Newton 109 4.3 Massa e peso 114 4.4 I diagrammi di corpo libero 116 4.5 La terza legge di Newton 120 4.6 Forza, accelerazione, moto 123 RIASSUNTO 138 DOMANDE E PROBLEMI 139

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Indice

Fisica: una introduzione

1

1.1 Parlare il linguaggio della fisica 21.2 Grandezze fisiche e unità di misura 31.3 Prefissi per le potenze di dieci e conversioni 71.4 Cifre significative 101.5 Soluzione dei problemi 131.6 Analisi dimensionale 15

RIASSUNTO 18

DOMANDE E PROBLEMI 19

Moto rettilineo

2

2.1 Moto con velocità costante 272.2 L’ accelerazione 402.3 Moto rettilineo con accelerazione costante 442.4 La gravità in prossimità della superficie

terrestre 49

RIASSUNTO 59

DOMANDE E PROBLEMI 61

Il moto in due dimensioni

3

3.1 I moti orizzontali e verticali sono tra loro indipendenti 69

3.2 I vettori 703.3 Le componenti vettoriali:

somma di vettori per mezzo delle componenti 72

3.4 Il moto di un proiettile 793.5 Moto circolare uniforme 91

RIASSUNTO 98

DOMANDE E PROBLEMI 99

Le leggi del moto di Newton

4

4.1 La prima legge di Newton 1084.2 La seconda legge di Newton 1094.3 Massa e peso 1144.4 I diagrammi di corpo libero 1164.5 La terza legge di Newton 1204.6 Forza, accelerazione, moto 123

RIASSUNTO 138

DOMANDE E PROBLEMI 139

XII Indice © 978-8808-26358-2

Applicazioni delle leggi di Newton

5

5.1 L’ attrito statico 1505.2 L’ attrito dinamico 1545.3 Lavorare in presenza di attrito 1595.4 Forza di trascinamento 1655.5 Le forze e il moto circolare uniforme 167

RIASSUNTO 175

DOMANDE E PROBLEMI 176

Lavoro ed energia

6

6.1 Il lavoro 1866.2 Il teorema dell’ energia cinetica 1916.3 Applicazioni del teorema dell’ energia cinetica 1956.4 Il lavoro fatto da una forza variabile 2006.5 L’ energia potenziale 2046.6 La conservazione dell’ energia 2106.7 Le forze non conservative 2136.8 Utilizzo della conservazione dell’ energia 215

RIASSUNTO 230

DOMANDE E PROBLEMI 232

La quantità di moto

7

7.1 La quantità di moto 2427.2 La conservazione della quantità di moto 2457.3 Gli urti anelastici 2527.4 Tempo di contatto 2587.5 Gli urti elastici 2607.6 Il centro di massa 268

RIASSUNTO 276

DOMANDE E PROBLEMI 277

Moto rotazionale

8

8.1 L’ energia cinetica rotazionale 2878.2 Il momento d’ inerzia 2938.3 Il teorema degli assi paralleli 3018.4 Rivisitazione della conservazione dell’ energia 3038.5 La cinematica rotazionale 3098.6 Il momento di una forza 3128.7 Il momento angolare 3188.8 La natura vettoriale delle grandezze rotazionali 323

RIASSUNTO 331

DOMANDE E PROBLEMI 333

Elasticità e frattura

9

9.1 Sforzo e deformazione di tensione 3459.2 Sforzo e deformazione di volume 3509.3 Sforzo e deformazione di scorrimento 3559.4 Elasticità e frattura 358

RIASSUNTO 363

DOMANDE E PROBLEMI 365

La gravitazione

10

10.1 La legge di gravitazione universale di Newton 37310.2 Il teorema del guscio sferico 38010.3 Energia potenziale gravitazionale 38510.4 Le leggi di Keplero 391

RIASSUNTO 401

DOMANDE E PROBLEMI 402

  Indice XIII© 978-8808-26358-2

I fluidi

11

11.1 Densità 41011.2 Pressione 41211.3 Pressione in funzione della profondità

in un fluido 41311.4 Pressione atmosferica e unità di pressione

comuni 41611.5 Differenza di pressione e forza risultante 42011.6 Il principio di Pascal 42311.7 Galleggiamento e principio di Archimede 42511.8 Fluidi in movimento ed equazione di continuità 43211.9 Il flusso dei fluidi e l’ equazione di Bernoulli 43711.10 Il flusso di liquidi viscosi 445

RIASSUNTO 450

DOMANDE E PROBLEMI 452

Le oscillazioni

12

12.1 Moto armonico semplice 45912.2 Descrizione delle oscillazioni 46312.3 Considerazioni energetiche 47012.4 Il pendolo semplice 47312.5 Oscillatori fisici 47812.6 Il pendolo fisico 47912.7 L’ oscillatore smorzato 48412.8 L’ oscillatore forzato 487

RIASSUNTO 492

DOMANDE E PROBLEMI 493

Le onde

13

13.1 Tipi di onde 50313.2 Descrizione matematica di un’ onda 50613.3 Velocità dell’ onda 51113.4 Sovrapposizione e interferenza 51713.5 Onde trasversali stazionarie 52213.6 Onde longitudinali stazionarie 52813.7 Battimenti 53313.8 Volume, intensità e livello sonoro 53613.9 Sorgenti in movimento e ricezione di onde 541

RIASSUNTO 551

DOMANDE E PROBLEMI 554

La termodinamica I

14

14.1 La temperatura 56414.2 La legge dei gas ideali 56714.3 Il cammino libero medio 57514.4 L’ espansione termica 57714.5 Il calore 58214.6 Il calore latente 58714.7 Il trasferimento di calore: irraggiamento,

convezione, conduzione 598

RIASSUNTO 606

DOMANDE E PROBLEMI 609

La termodinamica II

15

15.1 La prima legge della termodinamica 61715.2 I processi termodinamici 62215.3 La seconda legge della termodinamica 63215.4 I gas 64215.5 L’ entropia 648

RIASSUNTO 654

DOMANDE E PROBLEMI 656

XIV Indice © 978-8808-26358-2

L’elettrostatica I

16

16.1 La carica elettrica 66316.2 La legge di Coulomb 66516.3 Conduttori e isolanti 67216.4 Il campo elettrico 67316.5 Il campo elettrico di alcuni oggetti 68316.6 La legge di Gauss 69016.7 Applicazioni della legge di Gauss 695

RIASSUNTO 704

DOMANDE E PROBLEMI 705

+ ++

+

+

L’elettrostatica II

17

17.1 Il potenziale elettrico 71517.2 Superfici equipotenziali 72217.3 Il potenziale elettrico generato da una data

distribuzione di cariche 72317.4 La capacità 72917.5 L’ energia immagazzinata in un condensatore 73517.6 Condensatori in serie e in parallelo 73817.7 I dielettrici 743

RIASSUNTO 750

DOMANDE E PROBLEMI 751

Le cariche in movimento

18

18.1 La corrente elettrica 76118.2 Resistenza e resistività 76618.3 Resistori fisici e fisiologici 77118.4 Circuiti a corrente continua 77418.5 Resistori in serie e in parallelo 77618.6 La potenza 78218.7 Circuiti RC in serie 78818.8 Bioelettricità 795

RIASSUNTO 799

DOMANDE E PROBLEMI 800

Il magnetismo

19

19.1 La forza magnetica e il campo magnetico 80919.2 La forza magnetica che agisce su una corrente 81419.3 Il campo magnetico e la corrente: la legge di Biot-Savart 82019.4 Il campo magnetico e la corrente: la legge di Ampère 82919.5 La forza magnetica tra due fili percorsi da corrente 837

RIASSUNTO 842

DOMANDE E PROBLEMI 843

L’ induzione magnetica

20

20.1 La legge dell’ induzione di Faraday 85320.2 La legge di Lenz 85720.3 Applicazioni delle leggi di Faraday e di Lenz 86120.4 L’ induttanza 87020.5 Circuiti LC 87720.6 Circuiti LR 883

RIASSUNTO 890

DOMANDE E PROBLEMI 891

Circuiti in corrente alternata

21

21.1 La corrente alternata 90221.2 I trasformatori 90721.3 Il circuito LRC in serie 91021.4 L, R e C separatamente in CA 91421.5 L, R e C in serie in CA 92021.6 Applicazioni del circuito LRC in serie 930

RIASSUNTO 937

DOMANDE E PROBLEMI 938

  Indice XV© 978-8808-26358-2

Le onde elettromagnetiche

22

22.1 Le onde elettromagnetiche 94622.2 Le equazioni di Maxwell 954

RIASSUNTO 964

DOMANDE E PROBLEMI 965

Le proprietà ondulatorie della luce

23

23.1 La rifrazione 97123.2 La riflessione totale interna 97723.3 La dispersione 98323.4 La polarizzazione 98523.5 Interferenza da film sottile 99023.6 La diffrazione 99723.7 Aperture circolari 1002

RIASSUNTO 1008

DOMANDE E PROBLEMI 1010

Ottica geometrica

24

24.1 Specchi piani 102024.2 Specchi sferici concavi, una valutazione qualitativa 102424.3 Specchi sferici concavi,

una valutazione quantitativa 103224.4 Specchi sferici convessi, una valutazione qualitativa 103924.5 Specchi sferici convessi, una valutazione quantitativa 104224.6 Lenti, una valutazione qualitativa 104924.7 Lenti, una valutazione quantitativa 1056

RIASSUNTO 1065

DOMANDE E PROBLEMI 1067

 Appendice A • Unità SI e fattori di conversione

 Appendice B • Dati numerici

 Appendice C • Elementi e isotopi

 Tutorial matematico

  Risposte alle domande e ai problemi con numero dispari

Indice analitico A1