CAPITOLO 2 - I princìpi della dinamica e la relatività galileiana

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1 CAPITOLO 1 - I vettori 3 LE COMPONENTI DI UN VETTORE Componenti di un vettore Scomposizione di un vettore lungo gli assi cartesiani 31 Risultante di due forze Somma di vettori 32 Accelerazione su un piano inclinato Scomposizione di vettori lungo un piano inclinato 3 PDF CAPITOLO 2 - I princìpi della dinamica e la relatività galileiana 1 IL PRIMO PRINCIPIO DELLA DINAMICA 3 IL PRINCIPIO DI RELATIVITÀ GALILEIANA 4 IL SECONDO PRINCIPIO DELLA DINAMICA Scivola o resta fermo? Scomposizione e somma di forze 8 PDF Il sorpasso Legge oraria di un moto in sistemi di riferimento diversi Il libro sul tavolo Seconda legge di Newton; scomposizione di vettori 57 La forza sul lampadario Primo e secondo principio della dinamica; forza elastica, allungamento della molla 54 9 PDF 5 I SISTEMI DI RIFERIMENTO NON INERZIALI E LE FORZE APPARENTI Sulla bilancia in ascensore Forza su un sistema di riferimento inerziale; forze apparenti 61 6 IL TERZO PRINCIPIO DELLA DINAMICA Oggetti a contatto Terzo principio della dinamica 63 CAPITOLO 3 - Applicazioni dei princìpi della dinamica 1 IL MOTO LUNGO IL PIANO INCLINATO Giù per lo scivolo Moto lungo un piano inclinato; attrito dinamico; diagramma delle forze per corpo singolo 16 PDF 2 IL DIAGRAMMA DELLE FORZE PER UN SISTEMA DI CORPI IN MOVIMENTO Chi sale e chi scende? Sistema di oggetti su piano inclinato; carrucola; diagramma delle forze per un sistema di oggetti 82 3 L EQUILIBRIO DEL PUNTO MATERIALE Non cade, non cade cade! Condizioni equilibrio su piano inclinato con attrito per punto materiale 19 PDF 4 L EQUILIBRIO DEL CORPO RIGIDO 5 IL MOTO DI UN PROIETTILE LANCIATO ORIZZONTALMENTE Appoggia bene quella scala! Condizioni di equilibrio corpo rigido 87 Il sasso dal ponte di Brooklyn Proiettile con velocità iniziale orizzontale 21 PDF 6 IL MOTO DI UN PROIETTILE CON VELOCITÀ INIZIALE OBLIQUA 7 LA VELOCITÀ ANGOLARE Dentro un lettore DVD Un tiro a calcio Proiettile con velocità iniziale obliqua 93 Grandezze caratteristiche della rotazione: frequenza, velocità angolare, spostamento angolare 22 PDF 8 L ACCELERAZIONE CENTRIPETA NEL MOTO CIRCOLARE UNIFORME In piedi sulla giostra Accelerazione centripeta, velocità tangenziale e velocità angolare 24 PDF 9 LA FORZA CENTRIPETA E LA FORZA CENTRIFUGA APPARENTE 10 IL MOTO ARMONICO Una gara dal bordo della pista Evoluzioni acrobatiche di un aereo Forza e accelerazione centripeta 100 Moto armonico: grandezze fondamentali, legge oraria, grafico spazio-tempo 103 X 12 IL MOTO ARMONICO DI UNA MASSA ATTACCATA A UNA MOLLA Forze e molle: cosa cambia? Forza elastica, moto armonico; calcolo letterale 110

2 CAPITOLO 4 - Il lavoro e l energia 1 IL LAVORO DI UNA FORZA La slitta sulla neve Lavoro di una forza variabile LA POTENZA Che potenza quell aereo! Potenza, velocità, forza di attrito viscoso 32 PDF 3 L ENERGIA CINETICA La slitta lappone Teorema energia cinetica; forza di attrito, diagramma delle forze LE FORZE CONSERVATIVE E L ENERGIA POTENZIALE 6 L ENERGIA POTENZIALE ELASTICA 7 LA CONSERVAZIONE DELL ENERGIA MECCANICA 8 LE FORZE NON CONSERVATIVE E IL TEOREMA LAVORO-ENERGIA Su e giù con il montacarichi Lavoro di forze conservative e non conservative 33 PDF Una molla sospesa al soffitto Energia potenziale elastica e gravitazionale 34 PDF In cima o a fondovalle Un ampia oscillazione La freccia e l arciere La palla sulla molla Conservazione energia meccanica; energia potenziale della forza-peso, energia cinetica Moto di un pendolo: tensione del filo, energia potenziale, energia cinetica Conservazione dell energia; energia potenziale elastica e della forza-peso Conservazione dell energia; energia potenziale elastica e della forza-peso Vertigine sul Kingda Ka Lavoro delle forze non conservative 154 Giocando a flipper Conservazione dell energia con e senza forza di attrito PDF 38 PDF 39 PDF 40 PDF Scivolare fino a terra Lavoro delle forze di attrito 42 PDF CAPITOLO 5 - La quantità di moto e il momento angolare 1 LA QUANTITÀ DI MOTO Una corsa al circo Quantità di moto di un sistema 50 PDF 2 L IMPULSO DI UNA FORZA E LA VARIAZIONE DELLA QUANTITÀ DI MOTO Una partita a flipper Impulso di una forza variabile LA CONSERVAZIONE DELLA QUANTITÀ DI MOTO Una gita in barca Conservazione della quantità di moto e terzo principio della dinamica 51 PDF 4 LA QUANTITÀ DI MOTO NEGLI URTI Urto elastico con rimbalzo Urti elastici: caso generale 181 Il pendolo balistico Urti completamente anelastici 52 PDF 5 GLI URTI OBLIQUI Una partita a biliardo Urti in due dimensioni 54 PDF 6 IL CENTRO DI MASSA Carrello contro carrello Posizione del centro di massa 55 PDF 7 IL MOMENTO ANGOLARE La canoa nella corrente Momento angolare rispetto a punti fissi diversi IL MOMENTO D INERZIA Il cilindro che scivola e il cilindro che rotola Conservazione dell energia meccanica di un corpo rigido in rotazione; differenza tra rotazione e scivolamento Una carrucola reale Momento d inerzia e accelerazione angolare 58 PDF 197 XI

3 CAPITOLO 6 - La gravitazione 1 LE LEGGI DI KEPLERO La velocità della Terra al perielio Calcolo della velocità al perielio con la seconda legge di Keplero LA GRAVITAZIONE UNIVERSALE Attrazione gravitazionale Confronto tra forza gravitazionale tra due sfere di piombo e tra le sfere e la Terra 64 PDF 3 IL VALORE DELLA COSTANTE G Escursione sull Everest Calcolo di g con forza gravitazionale e con il pendolo IL MOTO DEI SATELLITI In orbita! Massa e periodo di un satellite LEO 66 PDF 5 LA DEDUZIONE DELLE LEGGI DI KEPLERO Satelliti geostazionari Altezza di un satellite geostazionario 67 PDF 6 IL CAMPO GRAVITAZIONALE Campo gravitazionale terrestre Confronto tra il campo gravitazionale terrestre e quello di Giove 66 PDF 7 L ENERGIA POTENZIALE GRAVITAZIONALE Turbolenze in quota Energia gravitazionale e lavoro FORZA DI GRAVITÀ E CONSERVAZIONE DELL ENERGIA MECCANICA Basi spaziali su Marte Velocità di fuga 67 PDF CAPITOLO 7 - La meccanica dei fluidi 3 LA CORRENTE DI UN FLUIDO La portata in una conduttura La velocità del sangue Portata in funzione del tempo e della quantità di liquido Velocità di un flusso in condutture di sezione diversa 74 PDF L EQUAZIONE DI BERNOULLI Il foro nel tino Equazione di Bernoulli per calcolare velocità EFFETTO VENTURI: RELAZIONE PRESSIONE-VELOCITÀ La portanza di un aereo Portanza alare di un aereo L ATTRITO NEI FLUIDI La sfera immersa Forze che agiscono su un oggetto in moto in un liquido 76 PDF 7 LA CADUTA IN UN FLUIDO Caduta nella glicerina Moto di caduta in un fluido con e senza la spinta di Archimede 273 XII

4 CAPITOLO 8 - La temperatura 1 LA DEFINIZIONE OPERATIVA DELLA TEMPERATURA La scala Fahrenheit Conversioni tra scale termometriche 86 PDF 3 LA DILATAZIONE LINEARE DEI SOLIDI Anche il vuoto si dilata Dilatazione superficiale; variazione percentuale 87 PDF 5 LA DILATAZIONE VOLUMICA DEI LIQUIDI La benzina nella cisterna Dilatazione volumica dei liquidi 88 PDF 7 LA PRIMA LEGGE DI GAY-LUSSAC: DILATAZIONE VOLUMICA DI UN GAS A PRESSIONE COSTANTE 9 LA LEGGE DI BOYLE: PRESSIONE E VOLUME A TEMPERATURA COSTANTE Lo pneumatico in montagna Prima legge di Gay-Lussac nel caso generale 295 Gas comunicanti Trasformazioni a temperatura costante NUMERO DI AVOGADRO E QUANTITÀ DI SOSTANZA Quanti atomi in un cubo di rame? Ricavare il numero di atomi contenuti in una massa di rame 91 PDF 13 UN NUOVA FORMA PER L EQUAZIONE DI STATO DEL GAS PERFETTO L altezza del cilindro Equazione di stato dei gas perfetti 92 PDF CAPITOLO 9 - Il modello microscopico della materia 2 IL MODELLO MICROSCOPICO DEL GAS PERFETTO Bombola di elio Grandezze fondamentali per descrivere un gas 96 PDF 3 IL CALCOLO DELLA PRESSIONE NEL GAS PERFETTO Urti contro le pareti Modello microscopico per la descrizione di un gas: quantità di moto e forze coinvolte LA TEMPERATURA DAL PUNTO DI VISTA MICROSCOPICO Energia cinetica media Modello microscopico per la descrizione di un gas: energia cinetica 97 PDF 5 LA VELOCITÀ QUADRATICA MEDIA È più veloce un auto o una molecola? Confronti tra velocità medie e velocità quadratiche medie; confronti tra ordini di grandezza LA DISTRIBUZIONE STATISTICA DELLE VELOCITÀ MOLECOLARI NEL GAS PERFETTO La curva di Maxwell Analisi della distribuzione di Maxwell L ENERGIA INTERNA Energia interna di un sistema Energia cinetica media e energia interna 98 PDF 8 L EQUAZIONE DI STATO DI VAN DER WAALS PER I GAS REALI Equazione di van der Waals per l ossigeno Comportamento dell ossigeno gas reale o gas perfetto 100 PDF XIII

5 CAPITOLO 10 - Il calore e i cambiamenti di stato 1 LAVORO, CALORE E TEMPERATURA Energia assorbita dal frullatore Scambi di calore e lavoro prodotto 106 PDF 2 LA MISURAZIONE DEL CALORE L equivalente in acqua del calorimetro Uso del calorimetro LE SORGENTI DI CALORE E IL POTERE CALORIFICO Riscaldare una piscina Quantità di combustibile e potere calorifico 108 PDF 4 CONDUZIONE E CONVEZIONE La conducibilità termica del vetro Conducibilità termica di materiali in serie L IRRAGGIAMENTO La temperatura superficiale del Sole Legge di Stefan-Boltzmann 109 PDF 6 L EFFETTO SERRA Energia prodotta da un pannello solare Radiazione solare estiva e invernale 110 PDF 8 FUSIONE E SOLIDIFICAZIONE Una bibita ghiacciata Scambi di calore nei processi di fusione LA VAPORIZZAZIONE E LA CONDENSAZIONE Ghiaccio in fumo! Scambi di calore nei processi di fusione e vaporizzazione IL VAPORE SATURO E LA SUA PRESSIONE Una stima per interpolazione lineare Pressione di vapore saturo per interpolazione 113 PDF 11 LA CONDENSAZIONE E LA TEMPERATURA CRITICA Il diagramma di fase dell acqua Pressione alla temperatura di fusione per interpolazione 114 PDF 12 IL VAPORE D ACQUA NELL ATMOSFERA Vapore saturo in una sauna Pressione di vapore acqueo e pressione di vapore saturo 115 PDF CAPITOLO 11 - Il primo principio della termodinamica 2 LE PROPRIETÀ DELL ENERGIA INTERNA DI UN SISTEMA Estrazione delle molecole Variazione di energia interna in relazione al numero di molecole 120 PDF 3 TRASFORMAZIONI REALI E TRASFORMAZIONI QUASISTATICHE Calcolo delle grandezze p, V, T di una trasformazione ciclica Funzioni di stato di un gas perfetto 121 PDF 4 IL LAVORO TERMODINAMICO Calcolo del lavoro in una trasformazione ciclica Calcolo del lavoro dal grafico di una trasformazione L ENUNCIATO DEL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA Applicazione del primo principio della termodinamica Variazione di energia interna di un sistema, calore fornito e lavoro svolto APPLICAZIONI DEL PRIMO PRINCIPIO Una trasformazione isoterma Una trasformazione ciclica Analisi energetica di una trasformazione isoterma Analisi energetica di una trasformazione ciclica 124 PDF 414 XIV

6 CAPITOLO 11 - Il primo principio della termodinamica 7 I CALORI SPECIFICI DEL GAS PERFETTO 8 LE TRASFORMAZIONI ADIABATICHE Calcolo del calore specifico dell elio a volume e a pressione costante L equazione delle adiabatiche quasistatiche Calori specifici di gas reali al variare delle grandezze termodinamiche Temperatura al termine di una trasformazione quasistatica 125 PDF 127 PDF CAPITOLO 12 - Il secondo principio della termodinamica 1 LE MACCHINE TERMICHE Bilancio energetico di una macchina termica Lavoro e calore scambiati da una macchina termica TERZO ENUNCIATO: IL RENDIMENTO 7 IL CICLO DI CARNOT Rendimento di una macchina termica Il ciclo di Carnot nel grafico pressione-volume Calore scambiato e rendimento 444 Analisi grafica di un ciclo di Carnot IL RENDIMENTO DELLA MACCHINA DI CARNOT 9 IL MOTORE DELL AUTOMOBILE La macchina di Carnot Confronto tra un motore a scoppio e una macchina di Carnot 10 IL FRIGORIFERO Il consumo di un frigorifero Sorgenti di calore per una macchina di Carnot Confronto tra un motore a scoppio e un motore ideale Lavoro e potenza di un frigorifero in funzione del COP 134 PDF 135 PDF 137 PDF CAPITOLO 13 - Entropia e disordine 1 LA DISUGUAGLIANZA DI CLAUSIUS Pompa di calore su un ciclo di Carnot 2 L ENTROPIA Una miscela di acqua e ghiaccio Pompa di calore come condizionatore Entropia che si crea sciogliendo un cubetto di ghiaccio 141 PDF L ENTROPIA DI UN SISTEMA ISOLATO 4 IL QUARTO ENUNCIATO DEL SECONDO PRINCIPIO 5 L ENTROPIA DI UN SISTEMA ISOLATO 8 L EQUAZIONE DI BOLTZMANN PER L ENTROPIA 9 IL TERZO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA Entropia del sistema Terra-Sole Variazione di entropia di un sistema isolato 485 L entropia di un espansione adiabatica Entropia generata dall espansione di un gas 487 L entropia di un frigorifero Entropia e COP 143 PDF Variazione di entropia per 8 molecole Cicli per lo zero assoluto Variazione di entropia tra diversi macrostati Cicli necessari per passare da temperatura ambiente allo zero assoluto 146 PDF 148 PDF XV