Fisica Introduzione

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1 Fisica Introduzione 1

2 FISICA GENERALE Meccanica: -Studio del moto dei corpi -Forza di gravità Elettromagnetismo: - Cariche elettriche, magneti FISICA CLASSICA FISICA MODERNA Fenomeni a livello atomico e subatomico d m Meccanica quantistica Termodinamica: - Calore, fenomeni termici, applicazioni Limiti? Fenomeni ondulatori: - Suono, onde elettromagnetiche Velocità prossime alla velocità della luce v 3 10 m/s Teoria della relatività 8 Max Planck ( ) Albert Einstein ( )

3 Meccanica: -Studio del moto dei corpi -Forza di gravità FISICA GENERALE Cinematica: Descrizione del movimento dei corpi, indipendentemente dalle cause Dinamica: Studio del moto a partire dalle sue cause Studio quantitativo: Le leggi del moto sono espresse nel linguaggio matematico. Strumenti matematici di base usati nel corso: Funzioni: polinomiali, trigonometriche, logaritmica, esponenziale; Equazioni di 1 e 2 grado Sommatorie, derivate, integrali (semplici!) Notazione e calcolo vettoriale: Somma, differenza, scomposizione, prodotto scalare, prodotto vettoriale

4 Fisica 1 Meccanica: Argomenti Cinematica del punto materiale Velocità, accelerazione. Moti rettilinei e curvilinei. Moto circolare, moto armonico Dinamica del punto materiale Le tre leggi della dinamica. Reazioni vincolari. Forze di attrito. Quantità di moto, lavoro, potenza, energia. Conservazione dell energia meccanica. Forza peso, forza elastica,... Momento angolare, momento della forza. Galileo Galilei ( ) Moti relativi Composizione delle velocità e delle accelerazioni La terra come sistema relativo. Dinamica relativa, forze apparenti. Isaac Newton ( )

5 Fisica 1 Meccanica: Argomenti Sistemi di punti Equazioni cardinali della dinamica dei sistemi. Centro di massa. Problemi d'urto. Corpi rigidi Cinematica dei corpi rigidi. Momento di inerzia. Dinamica dei corpi rigidi. Rotazione. Rotolamento. Energia cinetica, conservazione dell energia per un corpo rigido. Galileo Galilei ( ) Gravitazione universale Campo gravitazionale, potenziale gravitazionale. Leggi di Keplero. Teorema di Gauss. Isaac Newton ( )

6 Scopo: Comprensione critica Cenni storici Metodo Fisica 1: Il Corso Esercitazioni Dr.ssa Benedetta Cappellini Di norma: 2 delle 6 ore/settimana (martedi) Materiale didattico: Testo di riferimento: Mazzoldi, Nigro, Voci, Fisica, vol 1 Slides: sito web Scadenze: 2 Compitini, basati su esercizi. Date previste (da confermare): 28 Novembre Gennaio 2012 Esame scritto: 30 Gennaio 2012 Orali: Febbraio (da definire)

7 Non so che cosa il mondo penserà di me; a me sembra di essere stato solo un fanciullo che gioca sulla riva del mare e si diverte a trovare, ogni tanto, un sassolino un po più levigato o una conchiglia un po più graziosa del solito, mentre il grande oceano della verità si stende inesplorato dinanzi a me. Isaac Newton

8 Non so che cosa il mondo penserà di me; a me sembra di essere stato solo un fanciullo che gioca sulla riva del mare e si diverte a trovare, ogni tanto, un sassolino un po più levigato o una conchiglia un po più graziosa del solito, mentre il grande oceano della verità si stende inesplorato dinanzi a me. Isaac Newton

9 Cinematica del punto materiale Punto materiale = Corpo di dimensioni trascurabili rispetto allo spazio nel quale si muove e/o interagisce con altri corpi Approssimazione Dipende dallo scopo dell analisi (dalla domanda che ci stiamo facendo) Non piccolo in senso assoluto Luna-Terra d R Moon Earth Moon m m 6 = E una buona approssimazione? - Orbita lunare: ~OK - Maree: insufficiente Elettrone-nucleo 18 relectron 10 m < 10 r 10 m atom 10 8 Approssimazione punto materiale: si perde qualunque informazione interna del corpo (rotazione, vibrazione, struttura, complessità...)

10 Cinematica del punto materiale Moto di un punto materiale: Posizione in funzione del tempo in un z x t 2 t 1 t 3 t 4 t 5 y sistema di riferimento x( t ), y ( t ), z ( t ) Equazione del moto ( legge oraria ) Traiettoria: Luogo dei punti attraversati dal punto materiale in movimento (curva continua) Variazione della posizione: Variazione della velocità: Derivata Velocità Accelerazione NB: Quiete : assenza di movimento in un certo sistema di riferimento Grandezze fondamentali della cinematica: spazio, tempo velocità, accelerazione Platone ( a.c.) Aristotele ( a.c.)

11 Cinematica del punto materiale Moto rettilineo Traiettoria più semplice: retta moto rettilineo z O x t 2 t 1 t 3 t 4 t 5 y z O x t t 2 1 t 3 y NB: velocità, accelerazione arbitrarie Scegliamo il sistema di riferimento in modo che il moto sia descritto da una sola coordinata x(t) O x(t) t1 t t 2 3 x Equazione del moto: è una funzione x(t) La scelta dell origine della coordinata spaziale (x = 0) e del tempo iniziale (t = 0) è arbitraria

12 Cinematica del punto materiale Moto rettilineo: Velocità Rapidità dello spostamento O x t 1 t 2 = x( t ) x = x( t ) x Velocità media: v Consideriamo spostamento m x = x( t ) x( t ) 2 1 = x2 x1 t nell intervallo di tempo x x x = t t t = t 2 t 1 Esempio

13 t(s) x(m) Cinematica del punto materiale Moto rettilineo: Diagramma orario v m (m/s) Inizio misura Moto rettilineo: monodimensionale: Possiamo facilmente visualizzare x(t) Es.: Misuriamo la posizione x (metri) ogni secondo Deduciamo la velocità media per ogni coppia di misure successive NB: Ogni MISURA è soggetta a un ERRORE sperimentale

14 Cinematica del punto materiale Moto rettilineo: Velocità O x t 1 t 2 = x( t ) x = x( t ) x 1 1 In generale funzione di t 2 2 Velocità media: v Rapidità dello spostamento Consideriamo spostamento m x = x( t ) x( t ) 2 1 = x2 x1 t nell intervallo di tempo x x x = t t t = t 2 t 1 Velocità istantanea: Consideriamo intervalli infinitesimi dt e spostamenti infinitesimi dx v = t lim 0 v( t) x t = dx( t) dt dx dt DERIVATA Rapidità della variazione della posizione nell istante t Se v = costante: moto rettilineo uniforme