diafino
07-02-2007, 22:44
Dunque, vorrei provare a preparare l'esame di fisica. Il professore vuole che ci prepariamo 10 "domande" o argomenti, una per capitolo, che poi lui ci proporrà in sede di esame ispirandosi al programma e che compenda magari una o più voci.
So che è una richiesta un po strana ma magari se vado li con argomenti carini sarà più umano :D
Aiutatemi a schegliere gli argomenti da preparare, ripeto, uno per capitolo.
PS: ho fatto una scansione, chiedo scusa per le formule che saranno tutte indecifrabili..
PROGRAMMA:
Capitolo 1. Introduzione
Che cos'è la fisica. Grandezze fondamentali e sistemi di unità di misura. Passaggio da un sistema ad un altro: metodo delle sostituzioni equivalenti. Dimensioni Fisiche di una grandezza. Principio di omogeneità delle equazioni fisiche.
Capitolo 2.I vettori
Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Concetto di direzione in due e tre dimensioni. Modulo di un vettore. Vettore opposto. Versore. Prodotto numero-vettore. Definizione geometrica di somma e differenza di due vettori. Modulo del vettore somma e del vettore differenza. Componenti di un vettore. Somma e differenza fra vettori dal punto di vista algebrico. Prodotto scalare e condizione di ortogonalità fra due vettori. Prodotto scalare come somma dei prodotti delle componenti omonime. Calcolo dell'angolo compreso fra due vettori. Prodotto vettoriale fra due vettori: modulo e direzione; regola della mano destra e della vite. Condizione di parallelismo fra due vettori. Componenti del vettore prodotto vettoriale. Componenti del vettore prodotto vettoriale con la regola della matrice.
Capitolo 3. La cinematica
Quiete, moto e sistemi di riferimento. Gradi di libertà. Equazione oraria del moto e sua traiettoria. Moto rettilineo: velocità media ed istantanea. Moto rettilineo: accelerazione media ed istantanea. Moto rettilineo uniformemente vario: la velocità come funzione del tempo; la legge oraria del moto. L'equazione v2(t) = vl +2a(x(*)-x0). Il problema del grave lanciato verticalmente, verso l'alto,
nel vuoto: tempo di salita, altezza massima, tempo di volo, velocità alla ricaduta. Generalità sui moti composti: il vettore posizione, il vettore velocità media, il vettore velocità istantanea e sua direzione, il significato della formula v = ds/dt. Generalità sui moti composti: il vettore
accelerazione media, il vettore accelerazione istantanea e sua direzione. Moto circolare: velocità angolare media, velocità angolare istantanea. Moto circolare uniforme: accelerazione centripeta. Moto circolare non uniforme: accelerazione tangenziale ed accelerazione normale. Moto curvilineo: circonferenza osculatrice e raggio p di curvatura; componenti tangenziale at = dv/dt e normale
an =v2 jp della accelerazione. D moto circolare uniforme come moto composto da due moti armonici in quadratura, di uguale ampiezza; legge oraria, velocità ed accelerazione nel moto armonico ed equazione a(t) = ~<o2x{t). Moto di un punto materiale lungo un piano inclinato. D problema balistico: angolo di tiro, traiettoria, gittata, tiro teso e tiro curvo.
Capitolo 4. Le Forze
Risultante di più forze, le sue componenti ed i suoi angoli polari. Cursori e vettori applicati. Momento di una forza rispetto ad un punto: braccio, modulo e direzione. Momento totale di più forze concorrenti. Come cambia il momento al cambiare del punto di riduzione. Momento totale di più forze non concorrenti e suo cambiamento al mutare del punto di riduzione. Coppia di forze e suo momento. Il braccio di una coppia di forze. Non riducibilità di una coppia ad una singola forza. Centro di forze parallele. Centro di massa e baricentro. Equilibrio di un punto materiale. Equilibrio di un sistema rigido. Equazioni cardinali della statica. Le leve di 1°, 2° e 3° tipo. Equilibrio stabile, instabile ed indifferente.
Capitolo 5. Dinamica
II 1° principio della dinamica, o principio di inerzia: sistema isolato e sistema di riferimento inerziale. Il 2° principio della dinamica: massa inerziale e sua coincidenza con la massa gravitazionale. Il 3° principio della dinamica: forze interne ad un sistema meccanico, loro risultante, momento totale e delle forze interne. Il problema dei due corpi collegati da una fune ideale in caduta da un tavolo liscio. La macchina di Atwood. H moto di un liquido perfetto in un tubo ad U.
II pendolo semplice. Oscillazioni di una molla a cui è fissata una massa m. Impulso e quantità di moto. H teorema dell'impulso per forze costanti nel tempo. Il teorema della quantità di moto nel caso di forze non costanti. La quantità di moto di un insieme discreto di punti e di un corpo
continuo. Il moto del centro di massa P =Mvc, Re -Mac. Energia cinetica di un punto materiale.
Energia cinetica di un insieme discreto di punti, materiali. Energia cinetica di un corpo finito. H concetto di momento di inerzia. Calcolo del momento di inerzia di un'asta. D Teorema di Steiner. Energia cinetica rotazionale. Lavoro di una forza costante. Energia cinetica e lavoro. Definizione generale di lavoro di una forza. Il teorema dell'energia cinetica nel caso di una massa puntiforme in moto uniformemente vario. Dimostrazione generale del Teorema dell'energia cinetica. Momento della quantità di moto. Teorema del momento della quantità di moto: il moto di puro rotolamento di un cilindro lungo un piano inclinato. Campi vettoriali, Campi di forza. Linee di forza. Definizioni di campo di forza conservativo. La funzione di stato chiamata energia potenziale. Differenza di energia potenziale fra due punti A e B ìin un campo conservativo L^ =UA-UB. Il principio di conservazione dell'energia meccanica. L'energia potenziale nel campo gravitazionale uniforme. Il campo gravitazionale Newtoniano. Energia potenziale nel campo gravitazionale Newtoniano ed energia meccanica totale. Orbite ellittiche, paraboliche ed iperboliche di un corpo celeste. Velocità di fuga. Le tre leggi di Keplero e la legge della gravitazione universale di Newton. Forze elastiche ed energia potenziale elastica. Energia meccanica totale di una massa oscillante per una forza elastica. Il teorema dell'energia cinetica nel caso rotazionale, cambiamento della velocità angolare per un sistema isolato. Attrito radente solido-solido. Attrito viscoso solido-fluido, attrito vorticoso solido-fluido:velocità limite. Il Teorema di composizione delle velocità nel moto relativo: velocità assoluta, di trascinamento e relativa. Forze apparenti. Il Teorema di composizione delle accelerazioni per il moto traslatorio, Faiccelerazione di Coriolis, l'accelerazione centrifuga. L'effetto della rotazione terrestre sulla accel erazione di gravita.
Capitolo 6.I Fluidi
Gli stati della materia solido, liquido, gassoso. Definizione di pressione. Legge di Stevino per i liquidi ed equazione barometrica per l'atmosfera. Manometro a tubo aperto e definizione di atmosfera. Il principio di Pascal: il martinetto idraulico. Linee di gradiente della pressione. Il principio di Archimede. Sfera d'azione nella interazione particella-particella in un fluido. Tensione superficiale. La formula di Laplace P^ = Pe# + 2T/R per una bolla. Forze di adesione ed angolo di contatto. Liquidi che bagnano o non ba/gnano la parete del contenitore. La legge di Jurin per la capillarità. Fluidi perfetti. Portata volumetrica e portata massiva per un fluido perfetto in moto stazionario, Equazione di continuità. Il teorema di Bernoulli. Applicazioni del teorema di Bernoulli: il caso dell'aneurisma, la formula di Torricelli, la condotta forzata. Il Teorema di Bernoulli per i gas: la portanza dell'ala di un aereo e la velocità di stallo, l'effetto Magnus. Moto laminare: definizione sperimentale del coefficiente di viscosità. La formula di Poiseuille. La forza di Stokes e la velocità limite. Velocità critica e moto turbolento. Leggi dei gas perfetti ed equazione di stato dei gas perfetti. L'equazione dei gas reali: tensione di vapore saturo ed umidità relativa. Il principio di equipartizione dell'energia. Energia media per ogni grado di libertà di una particella. Significato microscopico di pressione e temperatura per un gas perfetto. Energia per una mole di gas perfetto nei casi a) gas monoatomico, b) gas biatomico, e) gas a sfere rigide. Definizione di pressione osmotica e leggi relative.
Capitolo 7. Termodinamica
Principio zero della Termodinamica ed il concetto di equilibrio termico. Transizioni di fase ed equilibrio termico. Costruziorae di un termometro a liquido. Scale di temperatura: Celsius e Fahrenheit e passaggio da una scala all'altra. Definizioni di caloria, calore specifico e capacità termica. Calore specifico mo lare a volume costante per un gas perfetto monoatomico e biatomico ed a sfere rigide. Modi di propagarsi del calore. Il calorimetro: suo equivalente in acqua e misura di calori specifici. Equilibrio e trasformazioni in termodinamica. Lavoro in una trasformazione termodinamica. D significato geometrico del lavoro.
Lavoro nelle trasformazioni isocore, isobare ed isoterme. Il principio dello stato iniziale e finale. Il 1° principio della termodinamica. Il principio di equivalenza di Joule L = JtsQ. Conversione ca/o J. L'esperienza di Joule sui gas perfetti: E-E(T). Relazione di Mayer ed equazioni delle trasformazioni adiabatiche. Il valore di y - CP fCv per un gas perfetto mono-biatomico ed a sfere
rigide. Definizione di termostato e di macchina termica. Schema a blocchi di una macchina termica. Ciclo frigorifero. Il 2° principio della termodinamica secondo Kelvin. Il 2° principio della termodinamica secondo Clausius. Il rendimento di una macchina termica reale ed efficienza frigorifera. D ciclo di Carnot ideale, suo rendimento e relazione AQX /Tx + AQ2 /T2 = 0. La relazione Ag, '/7J + A<22 '/T2 < 0 per una macchina termica reale. Ciclo ideale ad infiniti termostati ZàQi/Tt = 0. La funzione di stato entropia. Ciclo reale ad infiniti termostati
Disuguaglianza di Clausius e sue previsioni. Variazione di entropia in una trasformazione isoterma. Esperienza di Joule sui gas perfetti: sua interpretazione entropica. Scambio di calore fra due corpi isolati e variazione di entropia. Variazione di entropia per una mole di gas perfetto. Sulla irraggiungibilità dello zero assoluto. Ciclo frigorifero:limiti di convenienza. D 3° principio della termodinamica secondo Planck.
Capitolo 8. Elettrostatica
Elettrizzazione per strofinio: cariche positive e cariche negative; la serie triboelettrica. La formula di Coulomb. Confronto quantitativo fra forza elettrica e forza gravitazionale nell'interazione elettrone-protone. Definizione di campo elettrico. Campo elettrico dovuto ad una singola carica. Linee di forza nel campo elettrico. Campo elettrico come campo conservativo. Campo elettrico dovuto a due cariche omonime ed eteronime. Campo elettrico creato da un filo carico rettilineo indefinito. Definizione di flusso del campo elettrico attraverso una superficie. Definizione di superfìcie chiusa. Enunciato del teorema di Gauss. Calcolo del campo elettrico del filo carico utilizzando il teorema di Gauss. Conduttori ed isolanti. Applicazioni del teorema di Gauss: a) campo elettrico di una sfera, non conduttrice, uniformemente carica; b) campo elettrico di una distribuzione planare di cariche; e) campo elettrico di una doppia distribuzione planare di cariche eteronime. Energia potenziale e potenziale elettrostatico. Relazione campo elettrico, potenziale elettrostatico. Teorema di Coulomb. Il fenomeno dell'induzione elettrostatica: carica per induzione. Capacità di un conduttore. Capacità di un conduttore sferico. Condensatori e capacità. Condensatore a facce piane e parallele. Lavoro speso per caricare un condensatore. Energia associata ad un campo elettrico: esempio della sfera conduttrice carica. Densità di energia elettrostatica. Condensatori in serie e parallelo: capacità equivalente. JJ dipolo elettrico. Potenziale elettrostatico creato da un
dipolo. Momento meccanico su un dipolo posto in un campo elettrico: M - pAÉ. Sostanze
dielettriche, paraelettriche e ferroelettriche, Capacità di un condensatore con dielettrico. Costante dielettrica per diversi materiali. Modifica delle leggi della elettrostatica in presenza di materia. Il fenomeno della dissociazione elettrolitica.
Capitolo 9. La corrente elettrica
La corrente elettrica in un conduttore metallico. Velocità di agitazione termica e velocità vd di
deriva per gli elettroni di conduzione. Leggi di Ohm: resistenza e resistività. Rivisitazione della distinzione isolanti, conduttori secondo i valori della resistività. Leggi dei circuiti elettrici: legge dei nodi, legge delle maglie. Risoluzione dei circuiti elettrici. Effetto termico della corrente: potenza dissipata. Carica e scarica di un condensatore. Costante di tempo di un condensatore: tempo di dimezzamento della carica. Il fenomeno dell'elettrolisi: le due leggi di Faraday e formula riassuntiva.
Capitolo 10. n magnetismo
Definizione di campo magnetico. La formula di Lorentz F = qvAB. Il Tesla (7) = N/(A-m). Sorgenti di un campo magnetico: magneti permanenti e correnti elettriche. Linee di forza di un campo magnetico. Il campo magnetico terrestre: polo Nord geografico e polo Sud magnetico- polo
Sud geografico e polo Nord magnetico. Le tre possibilità per l'angolo 0 fra v e B. 0 = 7tf2 : orbita circolare r = mv/qB e frequenza ciclotronica v-qB/lnm. # = 0 : v =cost. O<0<n/2: orbita a
forma di spirale. Deduzione della 2" Formula di Laplace dF-idiAB. Azione di un campo magnetico su una spira percorsa da corrente elettrica: il momento magnetico di una spira di area A,
jù = iAn. Il momento meccanico M = juAB agente sulla spira e sua assimilazione ad un magnete permanente. Filo generico percorso da una corrente / e campo magnetico dB creato da un elemento dì di tale filo, in un punto P, che dista f da dì : 1" Formula di Laplace dB = (jug /4?r)id7Ar/r3. Il coefficiente di permeabilità magnetica del vuoto //0 = 4;r-10~7 N/A2. Filo rettilineo indefinito percorso dalla corrente costante /: Formula di Biot-Savard. B = (ju0 /2x)(i/r).
00
Definizione di circuitazione Cdel vettore B lungo una linea chiusa ed orientata
Correnti concatenate, o non concatenate, con una linea chiusa ed orientata. Teorema della circuitazione, o legge di Ampere , o 2a legge del campo elettromagnetico: C = //0^T/fc. Deduzione
della legge di Biot-Savard dalla legge di Ampere. Solenoide e calcolo del valore di B all'interno del solenoide. Forza per unità di lunghezza fra due fili paralleli percorsi da corrente elettrica. 3" legge del campo elettromagnetico, o teorema di Gauss per il magnetismo. Flusso di B concatenato con un circuito. Gli esperimenti che portano alla 4" legge del campo elettromagnetico. Legge di Faraday Neumann e legge di Lenz. Forza elettromotrice indotta: sbarra conduttrice scorrevole su un binario metallico in un campo B uniforme ed ortogonale ai binari; corrente indotta e suo verso di circolazione; lavoro speso contro la forza di Laplace; potenza dissipata in effetto termico. Binario non metallico, sbarra metallica: forza elettromotrice indotta, attraverso la formula di Lorentz. Distinzione fra fenomeni di induzione e di autoinduzione. La formula 0>(B) = Li. D coefficiente di autoinduzione, o induttanza: sue dimensioni fisiche e sua unità di misura.
Il circuito LR: equazione di chiusura /(*) = (A V/R)(l - eWL)t) e di apertura i(t) = (AV/R)e~m)t del circuito. Costante di tempo L/R del circuito. Densità di energia associata al campo di induzione magnetica w = (l/2)B2/juQ. D vettore campo magnetico nel vuoto e nella materia.
So che è una richiesta un po strana ma magari se vado li con argomenti carini sarà più umano :D
Aiutatemi a schegliere gli argomenti da preparare, ripeto, uno per capitolo.
PS: ho fatto una scansione, chiedo scusa per le formule che saranno tutte indecifrabili..
PROGRAMMA:
Capitolo 1. Introduzione
Che cos'è la fisica. Grandezze fondamentali e sistemi di unità di misura. Passaggio da un sistema ad un altro: metodo delle sostituzioni equivalenti. Dimensioni Fisiche di una grandezza. Principio di omogeneità delle equazioni fisiche.
Capitolo 2.I vettori
Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Concetto di direzione in due e tre dimensioni. Modulo di un vettore. Vettore opposto. Versore. Prodotto numero-vettore. Definizione geometrica di somma e differenza di due vettori. Modulo del vettore somma e del vettore differenza. Componenti di un vettore. Somma e differenza fra vettori dal punto di vista algebrico. Prodotto scalare e condizione di ortogonalità fra due vettori. Prodotto scalare come somma dei prodotti delle componenti omonime. Calcolo dell'angolo compreso fra due vettori. Prodotto vettoriale fra due vettori: modulo e direzione; regola della mano destra e della vite. Condizione di parallelismo fra due vettori. Componenti del vettore prodotto vettoriale. Componenti del vettore prodotto vettoriale con la regola della matrice.
Capitolo 3. La cinematica
Quiete, moto e sistemi di riferimento. Gradi di libertà. Equazione oraria del moto e sua traiettoria. Moto rettilineo: velocità media ed istantanea. Moto rettilineo: accelerazione media ed istantanea. Moto rettilineo uniformemente vario: la velocità come funzione del tempo; la legge oraria del moto. L'equazione v2(t) = vl +2a(x(*)-x0). Il problema del grave lanciato verticalmente, verso l'alto,
nel vuoto: tempo di salita, altezza massima, tempo di volo, velocità alla ricaduta. Generalità sui moti composti: il vettore posizione, il vettore velocità media, il vettore velocità istantanea e sua direzione, il significato della formula v = ds/dt. Generalità sui moti composti: il vettore
accelerazione media, il vettore accelerazione istantanea e sua direzione. Moto circolare: velocità angolare media, velocità angolare istantanea. Moto circolare uniforme: accelerazione centripeta. Moto circolare non uniforme: accelerazione tangenziale ed accelerazione normale. Moto curvilineo: circonferenza osculatrice e raggio p di curvatura; componenti tangenziale at = dv/dt e normale
an =v2 jp della accelerazione. D moto circolare uniforme come moto composto da due moti armonici in quadratura, di uguale ampiezza; legge oraria, velocità ed accelerazione nel moto armonico ed equazione a(t) = ~<o2x{t). Moto di un punto materiale lungo un piano inclinato. D problema balistico: angolo di tiro, traiettoria, gittata, tiro teso e tiro curvo.
Capitolo 4. Le Forze
Risultante di più forze, le sue componenti ed i suoi angoli polari. Cursori e vettori applicati. Momento di una forza rispetto ad un punto: braccio, modulo e direzione. Momento totale di più forze concorrenti. Come cambia il momento al cambiare del punto di riduzione. Momento totale di più forze non concorrenti e suo cambiamento al mutare del punto di riduzione. Coppia di forze e suo momento. Il braccio di una coppia di forze. Non riducibilità di una coppia ad una singola forza. Centro di forze parallele. Centro di massa e baricentro. Equilibrio di un punto materiale. Equilibrio di un sistema rigido. Equazioni cardinali della statica. Le leve di 1°, 2° e 3° tipo. Equilibrio stabile, instabile ed indifferente.
Capitolo 5. Dinamica
II 1° principio della dinamica, o principio di inerzia: sistema isolato e sistema di riferimento inerziale. Il 2° principio della dinamica: massa inerziale e sua coincidenza con la massa gravitazionale. Il 3° principio della dinamica: forze interne ad un sistema meccanico, loro risultante, momento totale e delle forze interne. Il problema dei due corpi collegati da una fune ideale in caduta da un tavolo liscio. La macchina di Atwood. H moto di un liquido perfetto in un tubo ad U.
II pendolo semplice. Oscillazioni di una molla a cui è fissata una massa m. Impulso e quantità di moto. H teorema dell'impulso per forze costanti nel tempo. Il teorema della quantità di moto nel caso di forze non costanti. La quantità di moto di un insieme discreto di punti e di un corpo
continuo. Il moto del centro di massa P =Mvc, Re -Mac. Energia cinetica di un punto materiale.
Energia cinetica di un insieme discreto di punti, materiali. Energia cinetica di un corpo finito. H concetto di momento di inerzia. Calcolo del momento di inerzia di un'asta. D Teorema di Steiner. Energia cinetica rotazionale. Lavoro di una forza costante. Energia cinetica e lavoro. Definizione generale di lavoro di una forza. Il teorema dell'energia cinetica nel caso di una massa puntiforme in moto uniformemente vario. Dimostrazione generale del Teorema dell'energia cinetica. Momento della quantità di moto. Teorema del momento della quantità di moto: il moto di puro rotolamento di un cilindro lungo un piano inclinato. Campi vettoriali, Campi di forza. Linee di forza. Definizioni di campo di forza conservativo. La funzione di stato chiamata energia potenziale. Differenza di energia potenziale fra due punti A e B ìin un campo conservativo L^ =UA-UB. Il principio di conservazione dell'energia meccanica. L'energia potenziale nel campo gravitazionale uniforme. Il campo gravitazionale Newtoniano. Energia potenziale nel campo gravitazionale Newtoniano ed energia meccanica totale. Orbite ellittiche, paraboliche ed iperboliche di un corpo celeste. Velocità di fuga. Le tre leggi di Keplero e la legge della gravitazione universale di Newton. Forze elastiche ed energia potenziale elastica. Energia meccanica totale di una massa oscillante per una forza elastica. Il teorema dell'energia cinetica nel caso rotazionale, cambiamento della velocità angolare per un sistema isolato. Attrito radente solido-solido. Attrito viscoso solido-fluido, attrito vorticoso solido-fluido:velocità limite. Il Teorema di composizione delle velocità nel moto relativo: velocità assoluta, di trascinamento e relativa. Forze apparenti. Il Teorema di composizione delle accelerazioni per il moto traslatorio, Faiccelerazione di Coriolis, l'accelerazione centrifuga. L'effetto della rotazione terrestre sulla accel erazione di gravita.
Capitolo 6.I Fluidi
Gli stati della materia solido, liquido, gassoso. Definizione di pressione. Legge di Stevino per i liquidi ed equazione barometrica per l'atmosfera. Manometro a tubo aperto e definizione di atmosfera. Il principio di Pascal: il martinetto idraulico. Linee di gradiente della pressione. Il principio di Archimede. Sfera d'azione nella interazione particella-particella in un fluido. Tensione superficiale. La formula di Laplace P^ = Pe# + 2T/R per una bolla. Forze di adesione ed angolo di contatto. Liquidi che bagnano o non ba/gnano la parete del contenitore. La legge di Jurin per la capillarità. Fluidi perfetti. Portata volumetrica e portata massiva per un fluido perfetto in moto stazionario, Equazione di continuità. Il teorema di Bernoulli. Applicazioni del teorema di Bernoulli: il caso dell'aneurisma, la formula di Torricelli, la condotta forzata. Il Teorema di Bernoulli per i gas: la portanza dell'ala di un aereo e la velocità di stallo, l'effetto Magnus. Moto laminare: definizione sperimentale del coefficiente di viscosità. La formula di Poiseuille. La forza di Stokes e la velocità limite. Velocità critica e moto turbolento. Leggi dei gas perfetti ed equazione di stato dei gas perfetti. L'equazione dei gas reali: tensione di vapore saturo ed umidità relativa. Il principio di equipartizione dell'energia. Energia media per ogni grado di libertà di una particella. Significato microscopico di pressione e temperatura per un gas perfetto. Energia per una mole di gas perfetto nei casi a) gas monoatomico, b) gas biatomico, e) gas a sfere rigide. Definizione di pressione osmotica e leggi relative.
Capitolo 7. Termodinamica
Principio zero della Termodinamica ed il concetto di equilibrio termico. Transizioni di fase ed equilibrio termico. Costruziorae di un termometro a liquido. Scale di temperatura: Celsius e Fahrenheit e passaggio da una scala all'altra. Definizioni di caloria, calore specifico e capacità termica. Calore specifico mo lare a volume costante per un gas perfetto monoatomico e biatomico ed a sfere rigide. Modi di propagarsi del calore. Il calorimetro: suo equivalente in acqua e misura di calori specifici. Equilibrio e trasformazioni in termodinamica. Lavoro in una trasformazione termodinamica. D significato geometrico del lavoro.
Lavoro nelle trasformazioni isocore, isobare ed isoterme. Il principio dello stato iniziale e finale. Il 1° principio della termodinamica. Il principio di equivalenza di Joule L = JtsQ. Conversione ca/o J. L'esperienza di Joule sui gas perfetti: E-E(T). Relazione di Mayer ed equazioni delle trasformazioni adiabatiche. Il valore di y - CP fCv per un gas perfetto mono-biatomico ed a sfere
rigide. Definizione di termostato e di macchina termica. Schema a blocchi di una macchina termica. Ciclo frigorifero. Il 2° principio della termodinamica secondo Kelvin. Il 2° principio della termodinamica secondo Clausius. Il rendimento di una macchina termica reale ed efficienza frigorifera. D ciclo di Carnot ideale, suo rendimento e relazione AQX /Tx + AQ2 /T2 = 0. La relazione Ag, '/7J + A<22 '/T2 < 0 per una macchina termica reale. Ciclo ideale ad infiniti termostati ZàQi/Tt = 0. La funzione di stato entropia. Ciclo reale ad infiniti termostati
Disuguaglianza di Clausius e sue previsioni. Variazione di entropia in una trasformazione isoterma. Esperienza di Joule sui gas perfetti: sua interpretazione entropica. Scambio di calore fra due corpi isolati e variazione di entropia. Variazione di entropia per una mole di gas perfetto. Sulla irraggiungibilità dello zero assoluto. Ciclo frigorifero:limiti di convenienza. D 3° principio della termodinamica secondo Planck.
Capitolo 8. Elettrostatica
Elettrizzazione per strofinio: cariche positive e cariche negative; la serie triboelettrica. La formula di Coulomb. Confronto quantitativo fra forza elettrica e forza gravitazionale nell'interazione elettrone-protone. Definizione di campo elettrico. Campo elettrico dovuto ad una singola carica. Linee di forza nel campo elettrico. Campo elettrico come campo conservativo. Campo elettrico dovuto a due cariche omonime ed eteronime. Campo elettrico creato da un filo carico rettilineo indefinito. Definizione di flusso del campo elettrico attraverso una superficie. Definizione di superfìcie chiusa. Enunciato del teorema di Gauss. Calcolo del campo elettrico del filo carico utilizzando il teorema di Gauss. Conduttori ed isolanti. Applicazioni del teorema di Gauss: a) campo elettrico di una sfera, non conduttrice, uniformemente carica; b) campo elettrico di una distribuzione planare di cariche; e) campo elettrico di una doppia distribuzione planare di cariche eteronime. Energia potenziale e potenziale elettrostatico. Relazione campo elettrico, potenziale elettrostatico. Teorema di Coulomb. Il fenomeno dell'induzione elettrostatica: carica per induzione. Capacità di un conduttore. Capacità di un conduttore sferico. Condensatori e capacità. Condensatore a facce piane e parallele. Lavoro speso per caricare un condensatore. Energia associata ad un campo elettrico: esempio della sfera conduttrice carica. Densità di energia elettrostatica. Condensatori in serie e parallelo: capacità equivalente. JJ dipolo elettrico. Potenziale elettrostatico creato da un
dipolo. Momento meccanico su un dipolo posto in un campo elettrico: M - pAÉ. Sostanze
dielettriche, paraelettriche e ferroelettriche, Capacità di un condensatore con dielettrico. Costante dielettrica per diversi materiali. Modifica delle leggi della elettrostatica in presenza di materia. Il fenomeno della dissociazione elettrolitica.
Capitolo 9. La corrente elettrica
La corrente elettrica in un conduttore metallico. Velocità di agitazione termica e velocità vd di
deriva per gli elettroni di conduzione. Leggi di Ohm: resistenza e resistività. Rivisitazione della distinzione isolanti, conduttori secondo i valori della resistività. Leggi dei circuiti elettrici: legge dei nodi, legge delle maglie. Risoluzione dei circuiti elettrici. Effetto termico della corrente: potenza dissipata. Carica e scarica di un condensatore. Costante di tempo di un condensatore: tempo di dimezzamento della carica. Il fenomeno dell'elettrolisi: le due leggi di Faraday e formula riassuntiva.
Capitolo 10. n magnetismo
Definizione di campo magnetico. La formula di Lorentz F = qvAB. Il Tesla (7) = N/(A-m). Sorgenti di un campo magnetico: magneti permanenti e correnti elettriche. Linee di forza di un campo magnetico. Il campo magnetico terrestre: polo Nord geografico e polo Sud magnetico- polo
Sud geografico e polo Nord magnetico. Le tre possibilità per l'angolo 0 fra v e B. 0 = 7tf2 : orbita circolare r = mv/qB e frequenza ciclotronica v-qB/lnm. # = 0 : v =cost. O<0<n/2: orbita a
forma di spirale. Deduzione della 2" Formula di Laplace dF-idiAB. Azione di un campo magnetico su una spira percorsa da corrente elettrica: il momento magnetico di una spira di area A,
jù = iAn. Il momento meccanico M = juAB agente sulla spira e sua assimilazione ad un magnete permanente. Filo generico percorso da una corrente / e campo magnetico dB creato da un elemento dì di tale filo, in un punto P, che dista f da dì : 1" Formula di Laplace dB = (jug /4?r)id7Ar/r3. Il coefficiente di permeabilità magnetica del vuoto //0 = 4;r-10~7 N/A2. Filo rettilineo indefinito percorso dalla corrente costante /: Formula di Biot-Savard. B = (ju0 /2x)(i/r).
00
Definizione di circuitazione Cdel vettore B lungo una linea chiusa ed orientata
Correnti concatenate, o non concatenate, con una linea chiusa ed orientata. Teorema della circuitazione, o legge di Ampere , o 2a legge del campo elettromagnetico: C = //0^T/fc. Deduzione
della legge di Biot-Savard dalla legge di Ampere. Solenoide e calcolo del valore di B all'interno del solenoide. Forza per unità di lunghezza fra due fili paralleli percorsi da corrente elettrica. 3" legge del campo elettromagnetico, o teorema di Gauss per il magnetismo. Flusso di B concatenato con un circuito. Gli esperimenti che portano alla 4" legge del campo elettromagnetico. Legge di Faraday Neumann e legge di Lenz. Forza elettromotrice indotta: sbarra conduttrice scorrevole su un binario metallico in un campo B uniforme ed ortogonale ai binari; corrente indotta e suo verso di circolazione; lavoro speso contro la forza di Laplace; potenza dissipata in effetto termico. Binario non metallico, sbarra metallica: forza elettromotrice indotta, attraverso la formula di Lorentz. Distinzione fra fenomeni di induzione e di autoinduzione. La formula 0>(B) = Li. D coefficiente di autoinduzione, o induttanza: sue dimensioni fisiche e sua unità di misura.
Il circuito LR: equazione di chiusura /(*) = (A V/R)(l - eWL)t) e di apertura i(t) = (AV/R)e~m)t del circuito. Costante di tempo L/R del circuito. Densità di energia associata al campo di induzione magnetica w = (l/2)B2/juQ. D vettore campo magnetico nel vuoto e nella materia.