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 23 10 La composizione dei moti SIMULAZIONE 25 11 Moto di un proiettile SIMULAZIONE 27 12 Il moto circolare uniforme SIMULAZIONE 28 13 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
Chalkboard videos 106 Formule in 3 minuti 153 Chalkboard videos 154 Formule in 3 minuti 194 Chalkboard videos 195 2 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 91 10 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 106 3 Lavoro ed energia 1 Il lavoro compiuto da una forza costante 127 2 L energia cinetica SIMULAZIONE 131 3 Energia potenziale gravitazionale 133 4 Forze conservative e forze non conservative 135 5 La conservazione dell energia meccanica SIMULAZIONE 137 6 Il principio di conservazione dell energia 141 7 La potenza 142 8 Il lavoro compiuto da una forza variabile 144 9 L energia potenziale elastica SIMULAZIONE 145 10 Grafco dell energia potenziale elastica 148 COME FUNZIONA? La locomozione umana 150 ESERCIZI 154 4 Impulso e quantità di moto 1 L impulso di una forza 173 2 La quantità di moto 174 3 La conservazione della quantità di moto SIMULAZIONE 177 4 Urti in una dimensione SIMULAZIONE 181 5 Urti in due dimensioni SIMULAZIONE 185 6 Centro di massa 187 7 Energia disponibile durante un urto 189 COME FUNZIONA? La fonda gravitazionale 193 ESERCIZI 195 IV
5 Cinematica e dinamica rotazionale 1 I corpi rigidi e il moto di rotazione SIMULAZIONE 213 2 Relazioni fra grandezze angolari e grandezze tangenziali SIMULAZIONE 215 3 Il momento di una forza SIMULAZIONE 216 4 L attrito volvente 219 5 Corpi rigidi in equilibrio 222 6 La dinamica rotazionale di un corpo rigido 227 7 Il momento angolare e la sua conservazione SIMULAZIONE 231 LA StORIA di UN IdEA Il moto da Galileo a Newton 234 ESERCIZI 238 6 La gravitazione 1 Il moto dei pianeti attorno al Sole 259 2 Le leggi di Keplero SIMULAZIONE 261 3 La legge di gravitazione universale SIMULAZIONE 262 4 Massa e peso 264 5 Satelliti in orbite circolari 266 6 Assenza apparente di gravità e gravità artifciale 271 7 L energia potenziale gravitazionale 273 8 Il campo gravitazionale 277 LA StORIA di UN IdEA Newton e la scoperta della gravitazione universale 280 COME FUNZIONA? I punti lagrangiani 282 ESERCIZI 286 7 I fluidi 1 Elementi di statica dei fuidi SIMULAZIONE 299 2 Fluidi in movimento 302 3 L equazione di continuità 303 4 L equazione di Bernoulli 305 5 Applicazioni dell equazione di Bernoulli 307 6 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 327 2 La dilatazione termica lineare 328 3 La dilatazione termica volumica 332 4 Calore ed energia interna 334 5 Capacità termiche e calori specifci di solidi e liquidi 334 6 Calore e cambiamenti di stato: il calore latente SIMULAZIONE 339 Formule in 3 minuti 356 Chalkboard videos 357 V
7 Equilibrio tra stati di aggregazione 342 8 Umidità 344 9 La trasmissione del calore mediante convezione e conduzione 346 10 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 460 9 Le leggi dei gas ideali e la teoria cinetica 1 Massa molecolare, mole e numero di Avogadro 373 2 L equazione di stato di un gas perfetto SIMULAZIONE 375 3 La teoria cinetica dei gas 382 4 La diffusione 386 ESERCIZI 392 10 Il primo principio della termodinamica 1 I sistemi termodinamici 409 2 Il principio zero della termodinamica 409 3 Il primo principio della termodinamica 410 4 Trasformazioni termodinamiche 412 5 Trasformazioni termodinamiche di un gas perfetto 416 6 I calori specifci di un gas perfetto 418 7 Relazioni tra grandezze in una trasformazione adiabatica 419 ESERCIZI 422 11 Il secondo principio della termodinamica 1 Le macchine termiche 435 2 Il secondo principio della termodinamica 437 3 Il teorema di Carnot e la macchina di Carnot 438 4 Frigoriferi, condizionatori e pompe di calore 443 5 L entropia 445 6 Il terzo principio della termodinamica 450 7 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
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 145 5 Cinematica e dinamica rotazionale Il tendine di Achille 218 Piroette sul ghiaccio 233 6 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 272 7 I fuidi La stenosi di un arteria 305 Le ali di un aereo 309 Un tiro a effetto 311 8 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 350 9 Le leggi dei gas ideali e la teoria cinetica Il cerotto transdermico 388 11 Il secondo principio della termodinamica L inquinamento termico 442 I frigoriferi 443 I condizionatori d aria 444 La pompa di calore 444 VII