Indice. 1 I princìpi della dinamica MECCANICA. 0 Richiami di cinematica. Introduzione I vettori e le loro operazioni. Le stime di Fermi VIII

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1 Indice Le stime di Fermi VIII MECCANICA Introduzione I vettori e le loro operazioni 1 Operazioni con i vettori SIMULAZIONE 1 2 Altre operazioni con i vettori 4 3 Seno, coseno e tangente di un angolo 6 4 I vettori in coordinate cartesiane e le loro operazioni SIMULAZIONE 8 0 Richiami di cinematica 1 Lo studio del moto 11 2 La velocità 12 3 Il moto rettilineo uniforme 13 4 Il grafco spazio-tempo del moto rettilineo uniforme 15 5 L accelerazione SIMULAZIONE 17 6 Il moto rettilineo uniformemente accelerato SIMULAZIONE 18 7 I grafci nel moto uniformemente accelerato SIMULAZIONE 20 8 Il moto di caduta libera SIMULAZIONE 21 9 Spostamento, velocità e accelerazione La composizione dei moti SIMULAZIONE Moto di un proiettile SIMULAZIONE Il moto circolare uniforme SIMULAZIONE Il moto armonico SIMULAZIONE 31 1 I princìpi della dinamica 1 Forza e massa 35 2 Il primo principio della dinamica SIMULAZIONE 36 3 Il secondo principio della dinamica SIMULAZIONE 43 4 Il terzo principio della dinamica 46 I FISICI Isaac Newton 48 ESERCIZI 52 Formule in 3 minuti 33 Formule in 3 minuti 51 Chalkboard videos 52 III

2 Chalkboard videos 106 Formule in 3 minuti 153 Chalkboard videos 154 Formule in 3 minuti 194 Chalkboard videos Applicazioni dei princìpi della dinamica 1 La forza peso 67 2 La forza normale 69 3 Le forze di attrito SIMULAZIONE 71 4 La tensione 76 5 Le forze e l equilibrio SIMULAZIONE 77 6 Le forze e il movimento SIMULAZIONE 80 7 La forza centripeta SIMULAZIONE 85 8 La forza elastica 87 9 Il pendolo SIMULAZIONE I sistemi di riferimento non inerziali e le forze apparenti 93 LA StORIA di UN IdEA Il moto da Aristotele a Galileo 100 COME FUNZIONA? L uragano 102 ESERCIZI Lavoro ed energia 1 Il lavoro compiuto da una forza costante L energia cinetica SIMULAZIONE Energia potenziale gravitazionale Forze conservative e forze non conservative La conservazione dell energia meccanica SIMULAZIONE Il principio di conservazione dell energia La potenza Il lavoro compiuto da una forza variabile L energia potenziale elastica SIMULAZIONE Grafco dell energia potenziale elastica 148 COME FUNZIONA? La locomozione umana 150 ESERCIZI Impulso e quantità di moto 1 L impulso di una forza La quantità di moto La conservazione della quantità di moto SIMULAZIONE Urti in una dimensione SIMULAZIONE Urti in due dimensioni SIMULAZIONE Centro di massa Energia disponibile durante un urto 189 COME FUNZIONA? La fonda gravitazionale 193 ESERCIZI 195 IV

3 5 Cinematica e dinamica rotazionale 1 I corpi rigidi e il moto di rotazione SIMULAZIONE Relazioni fra grandezze angolari e grandezze tangenziali SIMULAZIONE Il momento di una forza SIMULAZIONE L attrito volvente Corpi rigidi in equilibrio La dinamica rotazionale di un corpo rigido Il momento angolare e la sua conservazione SIMULAZIONE 231 LA StORIA di UN IdEA Il moto da Galileo a Newton 234 ESERCIZI La gravitazione 1 Il moto dei pianeti attorno al Sole Le leggi di Keplero SIMULAZIONE La legge di gravitazione universale SIMULAZIONE Massa e peso Satelliti in orbite circolari Assenza apparente di gravità e gravità artifciale L energia potenziale gravitazionale Il campo gravitazionale 277 LA StORIA di UN IdEA Newton e la scoperta della gravitazione universale 280 COME FUNZIONA? I punti lagrangiani 282 ESERCIZI I fluidi 1 Elementi di statica dei fuidi SIMULAZIONE Fluidi in movimento L equazione di continuità L equazione di Bernoulli Applicazioni dell equazione di Bernoulli Il fusso viscoso 311 ESERCIZI 316 Formule in 3 minuti 237 Chalkboard videos 238 Formule in 3 minuti 285 Formule in 3 minuti 315 Chalkboard videos 316 termodinamica 8 temperatura e calore 1 Termometri e temperatura La dilatazione termica lineare La dilatazione termica volumica Calore ed energia interna Capacità termiche e calori specifci di solidi e liquidi Calore e cambiamenti di stato: il calore latente SIMULAZIONE 339 Formule in 3 minuti 356 Chalkboard videos 357 V

4 7 Equilibrio tra stati di aggregazione Umidità La trasmissione del calore mediante convezione e conduzione L irraggiamento SIMULAZIONE 348 LA StORIA di UN IdEA L energia e la sua conservazione 352 COME FUNZIONA? L effetto serra 354 ESERCIZI 357 Chalkboard videos 392 Formule in 3 minuti 421 Chalkboard videos 422 Formule in 3 minuti 455 Chalkboard videos Le leggi dei gas ideali e la teoria cinetica 1 Massa molecolare, mole e numero di Avogadro L equazione di stato di un gas perfetto SIMULAZIONE La teoria cinetica dei gas La diffusione 386 ESERCIZI Il primo principio della termodinamica 1 I sistemi termodinamici Il principio zero della termodinamica Il primo principio della termodinamica Trasformazioni termodinamiche Trasformazioni termodinamiche di un gas perfetto I calori specifci di un gas perfetto Relazioni tra grandezze in una trasformazione adiabatica 419 ESERCIZI Il secondo principio della termodinamica 1 Le macchine termiche Il secondo principio della termodinamica Il teorema di Carnot e la macchina di Carnot Frigoriferi, condizionatori e pompe di calore L entropia Il terzo principio della termodinamica L interpretazione microscopica dell entropia 450 LA StORIA di UN IdEA Primi sviluppi della termodinamica 456 LA StORIA di UN IdEA La teoria cinetica dei gas da Bernoulli a Boltzmann 458 ESERCIZI 460 Physics in English A1 Soluzioni dei problemi A3 Indice analitico A7 VI

5 FISICA quotidiana Fisica quotidiana 2 Applicazioni dei princìpi della dinamica Lo scheletro umano 70 L arrampicata su roccia 73 Camminare 76 Trazione di un arto 78 L inclinazione di un aereo in virata 87 Uno strumento per misurare la massa corporea 91 3 Lavoro ed energia Ripetizioni positive e negative nel sollevamento pesi 129 Un sistema di propulsione a ioni 132 Le montagne russe più alte del mondo 139 Trasformazione dell energia chimica degli alimenti in energia meccanica 141 Il metabolismo umano 142 Un meccanismo di chiusura delle porte Cinematica e dinamica rotazionale Il tendine di Achille 218 Piroette sul ghiaccio La gravitazione Il telescopio spaziale Hubble 267 Il Sistema di Posizionamento Globale (GPS) 268 Sistema satellitare di TV digitale 269 Un satellite in orbita attorno alla Terra 270 Assenza apparente di gravità I fuidi La stenosi di un arteria 305 Le ali di un aereo 309 Un tiro a effetto temperatura e calore Dispositivo antiscottatura 330 Una caffettiera automatica 331 La bomboletta spray 343 La formazione della nebbia 346 Un deumidifcatore casalingo 346 Riscaldamento e raffreddamento mediante convezione 346 Le termiche 347 Isolamento termico con l aria 348 Protezione dalle gelate 348 Il thermos 349 Gli abiti estivi Le leggi dei gas ideali e la teoria cinetica Il cerotto transdermico Il secondo principio della termodinamica L inquinamento termico 442 I frigoriferi 443 I condizionatori d aria 444 La pompa di calore 444 VII

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