1 Atomi in moto 1. Indice

Transcript

1 Indice 1 Atomi in moto Introduzione La materia è composta di atomi Processi atomici Reazioni chimiche 7 2 Fondamenti della fisica Introduzione La fisica prima del Fisica quantistica Nuclei e particelle 18 3 Le relazioni della fisica con le altre scienze Introduzione La chimica La biologia L astronomia La geologia La psicologia Come mai è andata così? 30 4 Conservazione dell energia Che cos è l energia? Energia potenziale gravitazionale Energia cinetica Altre forme di energia 37 5 Tempo e distanza Il moto Il tempo Piccoli intervalli tempo Intervalli lunghi di tempo Unità e campioni di tempo Grandi distanze Piccole distanze 48

2 XIV Indice Probabilità Caso e probabilità Fluttuazioni Moto casuale Una distribuzione di probabilità Il principio di indeterminazione 60 7 La teoria della gravitazione Moti planetari Le leggi di Keplero Sviluppo della dinamica Legge della gravitazione di Newton Gravitazione universale L esperimento di Cavendish Che cos è la gravità? Gravità e relatività 72 8 Il moto Descrizione del moto Velocità Velocità come derivata Distanza come integrale Accelerazione 81 9 Le leggi della dinamica di Newton Quantità di moto e forza Velocità e velocità vettoriale Componenti di velocità, accelerazione e forza Che cos è la forza? Significato delle equazioni dinamiche Soluzione numerica delle equazioni Moti planetari Conservazione della quantità di moto La terza legge di Newton Conservazione della quantità di moto La quantità di moto si conserva! Quantità di moto ed energia Quantità di moto relativistica Vettori La simmetria in fisica Traslazioni Rotazioni Vettori Algebra vettoriale Le leggi di Newton nella notazione vettoriale Prodotto scalare di vettori 115

3 Indice XV 12 Caratteristiche della forza Che cos è una forza? Attrito Forze molecolari Forze fondamentali. I campi Forze apparenti Forze nucleari Lavoro ed energia potenziale (1) Energia di un corpo che cade Lavoro fatto dalla gravità Additività dell energia Campo gravitazionale di oggetti grandi Lavoro ed energia potenziale (2) Lavoro Moto vincolato Forze conservative Forze non conservative Potenziali e campi La teoria speciale della relatività Il principio di relatività La trasformazione di Lorentz L esperimento di Michelson-Morley Trasformazioni di tempo La contrazione di Lorentz Simultaneità Quadrivettori Dinamica relativistica Equivalenza di massa ed energia Energia e quantità di moto relativistiche La relatività e i filosofi Il paradosso dei gemelli Trasformazione delle velocità Massa relativistica Energia relativistica Spazio-tempo La geometria dello spazio-tempo Intervalli nello spazio-tempo Passato, presente e futuro Ancora sui quadrivettori Algebra dei quadrivettori 183

4 XVI Indice Rotazione in due dimensioni Il centro di massa Rotazione di un corpo rigido Momento della quantità di moto Conservazione del momento della quantità di moto Centro di massa e momento di inerzia Proprietà del centro di massa Localizzazione del centro di massa Ricerca del momento di inerzia Energia cinetica di rotazione Rotazione nello spazio Momenti in tre dimensioni Le equazioni della rotazione usando prodotti vettoriali Il giroscopio Momento della quantità di moto di un corpo solido L oscillatore armonico Equazioni differenziali lineari L oscillatore armonico Moto armonico e moto circolare Condizioni iniziali Oscillazioni forzate Algebra Addizione e moltiplicazione Le operazioni inverse Astrazione e generalizzazione Approssimazione dei numeri irrazionali Numeri complessi Esponenti immaginari Risonanza Numeri complessi e moto armonico Oscillatore forzato con smorzamento Risonanza elettrica La risonanza in natura Transitori L energia di un oscillatore Oscillazioni smorzate Transitori elettrici 246

5 Indice XVII 25 Sistemi lineari Equazioni differenziali lineari Sovrapposizione di soluzioni Oscillazioni nei sistemi lineari Le analogie in fisica Impedenze in serie e in parallelo Ottica: il principio del tempo minimo La luce Riflessione e rifrazione Il principio di Fermat del tempo minimo Applicazioni del principio di Fermat Un enunciato più preciso del principio di Fermat Come funziona Ottica geometrica Introduzione Distanza focale di una superficie sferica La distanza focale di una lente Ingrandimento Lenti composte Aberrazioni Potere risolutivo Radiazione elettromagnetica Elettromagnetismo Radiazione Il radiatore a dipolo Interferenza Interferenza Onde elettromagnetiche Energia della radiazione Onde sinusoidali Due radiatori a dipolo La matematica dell interferenza Diffrazione L ampiezza risultante dovuta a n oscillatori uguali Il reticolo di diffrazione Potere risolutivo di un reticolo L antenna parabolica Pellicole colorate e cristalli Diffrazione di schermi opachi Il campo di un piano di cariche oscillanti 304

6 XVIII Indice L origine dell indice di rifrazione L indice di rifrazione Il campo dovuto al mezzo Dispersione Assorbimento L energia trasportata da un onda elettrica Diffrazione della luce da uno schermo Smorzamento per radiazione e diffusione della luce Resistenza di radiazione La rapidità di radiazione dell energia Smorzamento dovuto alla radiazione Sorgenti indipendenti Diffusione della luce Polarizzazione Il vettore elettrico della luce Polarizzazione della luce diffusa Birifrangenza Polarizzatori Attività ottica L intensità della luce riflessa Rifrazione anomala Effetti relativistici nella radiazione Sorgenti in movimento Scoperta del moto «apparente» Radiazione di sincrotrone Radiazione cosmica di sincrotrone Radiazione di frenamento L effetto Doppler Il quadrivettore ω, k Aberrazione La quantità di moto della luce Visione del colore L occhio umano Il colore dipende dall intensità Misura della sensazione del colore Il diagramma cromatico Il meccanismo della visione del colore Fisiochimica della visione del colore Meccanismo della visione La sensazione del colore La fisiologia dell occhio I bastoncelli L occhio composto (degli insetti) 373

7 Indice XIX 36.5 Altri occhi Neurologia della visione Comportamento quantistico Meccanica atomica Un esperimento eseguito con pallottole Un esperimento eseguito con onde Un esperimento eseguito con elettroni L interferenza delle onde di elettroni Osservazione degli elettroni Primi princìpi della meccanica quantistica Il principio di indeterminazione Relazione fra i punti di vista ondulatorio e corpuscolare Ampiezze dell onda di probabilità Misura della posizione e della quantità di moto Diffrazione nei cristalli Le dimensioni dell atomo Livelli energetici Implicazioni filosofiche La teoria cinetica dei gas Proprietà della materia La pressione di un gas Compressibilità della radiazione Temperatura ed energia cinetica La legge dei gas ideali I princìpi della meccanica statistica L atmosfera esponenziale La legge di Boltzmann Evaporazione di un liquido La distribuzione delle velocità molecolari I calori specifici dei gas Il fallimento della fisica classica Il moto browniano Equipartizione dell energia Equilibrio termico della radiazione L equipartizione e l oscillatore quantistico Il cammino casuale Applicazioni della teoria cinetica Evaporazione Emissione termoionica Ionizzazione termica Cinetica chimica Le leggi della radiazione di Einstein 448

8 XX Indice La diffusione Collisioni tra molecole Il cammino libero medio La velocità di trascinamento Conduttività ionica Diffusione molecolare Conducibilità termica Le leggi della termodinamica Macchine termiche: la prima legge La seconda legge Macchine reversibili Il rendimento di una macchina ideale La temperatura termodinamica Entropia Chiarimenti sulla termodinamica Energia interna Applicazioni L equazione di Clausius-Clapeyron Ruota dentata e dente d arresto Come funziona una ruota dentata La ruota dentata come macchina Reversibilità in meccanica Irreversibilità Ordine ed entropia Il suono e l equazione dell onda Le onde La propagazione del suono L equazione dell onda Soluzioni dell equazione dell onda La velocità del suono Battimenti Somma di due onde Note di battimento e modulazione Bande laterali Treni d onde localizzati Ampiezze di probabilità per le particelle Onde in tre dimensioni Modi di vibrazione normali Modi di vibrazione La riflessione delle onde Onde limitate, con frequenze naturali 518

9 Indice XXI 49.3 Modi di vibrazione in due dimensioni Pendoli accoppiati Sistemi lineari Armoniche Toni musicali La serie di Fourier Qualità e assonanza I coefficienti di Fourier Il teorema dell energia Risposte non lineari Le onde Onde di prua Onde d urto Onde nei solidi Onde superficiali La simmetria nelle leggi fisiche Operazioni di simmetria Simmetria nello spazio e nel tempo Simmetria e leggi di conservazione Riflessioni speculari Vettori polari e assiali Qual è la destra? La parità non si conserva! Antimateria Simmetrie rotte 558 Indice analitico 559 Le risorse multimediali All indirizzo online università zanichelli / feynman < / feynman> sono disponibili i link per consultare il testo originale in lingua inglese messo a disposizione dal California Institute of Technology. Inoltre, chi acquista il libro può scaricare gratuitamente l ebook, seguendo le istruzioni presenti nel sito sopra indicato. L ebook si legge con l applicazione Booktab, che si scarica gratis da AppStore (sistemi operativi Apple) o da Google Play (sistemi operativi Android). Per accedere alle risorse protette è necessario registrarsi su myzanichelli < inserendo la chiave di attivazione personale contenuta nel libro.