LA FISICA : appunti approfonditi ;introduzione alla fisica , ai vettori e all'equilibrio, Dispense di Fisica

Scarica LA FISICA : appunti approfonditi ;introduzione alla fisica , ai vettori e all'equilibrio e più Dispense in PDF di Fisica solo su Docsity! LA FISICA la fisica, è una delle scienze della natura, nata come analizzare le regolarità della natura, in forma matematica, traducibile anche come legge fisica. la legge fisica è universale ovvero è valida sempre e ovunque. queste vengono formulate tramite il metodo scientifico, che attraverso l’osservazione di esperimenti gli scienziati creano ipotesi. la fisica si divide in due categorie in basa alle date di scoperta: classica ● meccanica , studia l’equilibrio e il moto dei corpi ● termodinamica, studia i fenomeni legati al calore ● acustica, studia le proprietà del suono ● elettromagnetismo, studia fenomeni elettrici e magnetici ● ottica, studia la luce e i suoi fenomeni relativa ● fisica atomica, studia gli atomi e le loro interazioni ● fisica nucleare , studia il nucleo atomico e le sue interazioni ● fisica delle particelle , studia le particelle elementari e le loro interazioni ● astrofisica, studia i corpi celesti e le loro proprietà ● cosmologia , studia l’universo nel suo insieme grandezze fisiche le grandezze fisiche indicano una caratteristica di un oggetto o un fenomeno , che può essere misurato. per definire operativamente una grandezza serve: ● procedimento di misura ● scegliere un campione , ovvero un unità di misura le grandezze fisiche possono essere omogenee ovvero due grandezze con stessa unità di misura , viceversa le non omogenee. le grandezze si dividono in due grandi gruppi: le fondamentali e le derivate . le prime ricavano le principali unità di misura per poi essere derivate appunto dalle derivate. le grandezze fisiche si misurano tramite le unità di misura che per essere accomunate tra loro e tra i vari paesi si usa il sistema internazionale. grandezza unità di misura simbolo lunghezza metro m tempo secondo s massa kilogrammo kg intensità di corrente ampere A temperatura kelvin K quantità di materia mole mol intensità luminosa candela cd le grandezze fondamentali ● la lunghezza :la lunghezza esprime la distanza geometrica tra due punti. La sua unità di misura nel SI è il metro. nel 1973 , l’accademia francese delle scienze decise di definire l’unità di misura della quarantamilionesima parte di un meridiano terrestre e la chiamò metro. ● il tempo: l’unità di misura dell’intervallo di tempo è il secondo. fino al 1967 l’unità era definita come 1/86400 del giorno solare medio; però dato che la rotazione della terra non era un fenomeno perfettamente regolare , si è deciso di definire il secondo basandosi sulle oscillazione delle radiazioni di certi atomi, in particolare quello di cesio. ● la massa: la massa è una misura dell’inerzia di un corpo, cioè della resistenza che esso oppone a un cambiamento nel moto. la massa è la resistenza che un corpo oppone al cambiamento del suo stato di quiete o di moto. l’unità di misura della massa nel SI è il kilogrammo. ● la temperatura: indica lo stato di agitazione termica delle particelle che costituiscono ma la materia, quanto più velocemente si muovono le particelle della materia , tanto più alta è la temperatura di un corpo. esistono diverse scale termometriche per la misura della temperatura. il si utilizza la scala kelvin grandezze derivate ● volume: il volume è lo spazio occupato da un corpo. il volume è una grandezza derivata della lunghezza. nel si l’unità di misura è il metro cubo, cioè il volume di un cubo con lato 1 m. ● l’area di una superfice è il prodotto di due lunghezze. la sua unità di misura è il metro quadro, ovvero l’area di un quadrato in cui il lato è lungo 1 metro ● la densità: la densità è una grandezza fisica definita come il rapporto tra la massa e il volume di un corpo. d=mv nel si l’unità di misura della densità è il kilogrammo al metro cubo: ● la pressione è data dal rapporto tra l'intensità di una forza perpendicolare a una superfice e l’area della superfice stessa.p= f / sla pressione è una grandezza derivata e nel si la sua unità di misura è il newton al metro quadrato, chiamato pascal. quest’ultimo è un’unità di misura molto piccola, perciò al suo posto si usa comunemente il bar, che è un suo multiplo. 1 bar= 100.000 Pa= 100 kPa. cifre significative le cifre significative del risultato di una misura sono le cifre note con certezza la prima cifra incerta. arrotondare un numero significa scriverlo riducendo il numero di cifre significative. se la prima cifra da arrotondare è minore di 5 , la cifra rimane invariata. se invece è maggiore di di 5 viene aumentata di 1 unità. il risultato di una moltiplicazione o divisione deve avere lo stesso numero di cifre significative della grandezza che ne ha di meno. mentre il risultato della addizione o sottrazione di due grandezze deve avere un numero di cifre decimali al minor numero di decimali presenti in ogni addendo. Le funzioni goniometriche le componenti Ax e A y possono essere calcolate a partire dal modulo e dalla direzione di A , cioè l’angolo 0 che il vettore forma con l’asse delle ascisse. per ottenere una relazione tra 0 e le componenti cartesiane di A dobbiamo introdurre tre funzioni molto importanti, ovvero le funzioni goniometriche seno, coseno e tangente. le tre funzioni goniometriche sono definite come rapporti tra le lunghezze dei lati di un triangolo rettangolo. ● il seno di un angolo è il rapporto tra lunghezza del cateto opposto all’angolo e la lunghezza dell’ipotenusa ● il coseno di un angolo è il rapporto fra la lunghezza del cateto adiacente all’angolo e la lunghezza dell’ipotenusa ● la tangente di un angolo è il rapporto fra la lunghezza del cateto opposto all’angolo e la lunghezza del cateto adiacente Le forze il mondo che ci circonda ,è costituito da oggetti che esercitano delle azioni gli uni sugli altri. queste azioni prendono il nome di forze. le forze possono agire per contatto o a distanza. l’effetto delle forze è di modificare lo stato di moto dei corpi , in particolare la loro velocità , sia in modulo sia in direzione. esse possono anche produrre delle deformazioni ma a livello microscopico queste sono comunque riconducibili dello stato di moto delle molecole. le forze tendono a modificare lo stato di moto dei corpi o a produrre deformazioni su essi. le forze sono grandezze vettoriali infatti non sono caratterizzate solamente da intensità ma anche da una direzione e un verso. le forze sono quindi grandezze vettoriali , descritte matematicamente da vettori. la coda della freccia rappresenta graficamente il vettore forza va collocata nel punto in cui agisce la forza, detto punto di applicazione. l’unità di misura della forza è il newton (N) un newton (N) è la forza che produce un allungamento della molla di un dinamometro uguale a quello prodotto da una massa appesa di (1/9,81)kg lo strumento utilizzato per misurare le forze è il dinamometro a molla , il cui funzionamento è basato sull’allungamento che una forza produce quando viene applicata da una molla. forza peso il peso P di un oggetto sulla superfice terrestre è la forza gravitazionale esercitata su di esso dalla terra. il peso è dunque una forza, la forza peso, e nel SI si misura in newton (N). il peso P e la massa m di un oggetto sono direttamente proporzionali, cioè: P=mg dove g una costante di proporzionalità che sulla superfice terrestre vale: g= 9,81 N/kg la forza elastica per allungare una molla dobbiamo compiere un certo sforzo, ciò è dovuto al fatto che , quando viene allungata , la molla esercita sulla nostra mano una forza di richiamo , detta forza elastica, che tende a riportarla alla lunghezza iniziale la legge di hooke: La forza elastica è direttamente proporzionale alla deformazione e di verso opposto alla forza esterna che ha provocato questa deformazione. Quindi, la formula della forza elastica in base alla legge di Hooke è: F = -KΔs dove K è la costante elastica e Δs è la variazione di lunghezza o elongazione, che si misura in metri. Come calcolare la costante elastica? Da questa formula possiamo ricavare la formula inversa della forza elastica: K = F/Δs L’unità di misura della costante elastica sarà N/m, Newton al metro. Valori elevati di K indicano che la molla è molto rigida. Più K diminuisce più è facile allungare o comprimere la molla. Dallo studio della legge di Hooke si possono ricavare le proprietà della forza elastica: ● la legge di Hooke è una equazione vettoriale perché sia F che Δs sono grandezze vettoriali; ● la forza elastica è una forza di richiamo perché si oppone all’elongazione; ● la forza elastica è direttamente proporzionale all’elongazione. Infatti, la forza elastica non è costante, ma maggiore è l’elongazione maggiore è la forza. Se l’elongazione raddoppia, raddoppia anche la forza; ● il segno della forza elastica ci fa capire se la molla si sta allungando o comprimendo. Infatti, se si allunga e l’elongazione è positiva, la forza agisce nel verso contrario per riaccorciarla Se si accorcia e l’elongazione è negativa, la forza interviene per riallungare. l’equilibrio dei corpi se un corpo inizialmente fermo continua a rimanere fermo diremo che quel corpo è in equilibro statico . vale quindi la seguente definizione: un corpo è in equilibrio statico se è in quiete e vi rimane permanentemente. prima di enunciare le condizione di equilibrio dei corpi , dobbiamo stabilire un’importante distinzione tra punti materiali e corpi estesi: un punto materiale è un oggetto le cui dimensioni sono trascurabili rispetto a quello dello spazio in cui si muove e la cui struttura interna è irrilevante per la descrizione del suo moto. come dice il nome , un punto materiale può essere rappresentato come un punto geometrico dotato di massa. un corpo esteso invece è un oggetto le cui dimensioni e la cui struttura non possono essere trascurate , perché influenzano il suo moto . vi è un ulteriore differenza tra punti materiali e corpi estesi . mentre i punti materiali possono solo spostarsi da una posizione a un’altra , cioè sono soggetti esclusivamente a un moto traslatorio , i corpi estesi , oltre a spostarsi possono ruotare attorno ad un asse , cioè hanno anche un moto rotatorio. bisogna tener presente che la distinzione tra punti materiali e corpi estesi non è assoluta . lo stesso oggetto può comportarsi talvolta come un punto materiale, talvolta come corpo esteso. tra i corpi estesi sono presenti i corpi rigidi ovvero che non si deformano. in un corpo rigido la distanza tra due punti qualsiasi rimane invariata. oltre all’equilibrio statico esiste anche l’equilibrio dinamico: un punto materiale è in equilibrio dinamico quando trasla con una velocità costante ; un corpo esteso è in equilibrio dinamico quando trasla e ruota con velocità costante. l’equilibrio di un punto materiale la condizione generale di equilibrio di un punto materiale è la seguente: un punto materiale è in equilibrio se è fermo , cioè la sua risultante R delle forze che agiscono su di esso è nulla: un vincolo è un corpo che impedisce ad altri corpi di compiere alcuni movimenti, esercitando su di essi una forza chiamata genericamente reazione vincolare. l’attrito statico l’attrito statico tende a impedire che un oggetto fermo su una superficie si distacchi da essa , cominciando a scivolare : ciò è dovuto alle microscopiche irregolarità delle superficie a contatto. lo forza Fmax è detta forza massima di attrito statico o forza di attrito al distacco.