Indice
Capitolo 1
Le misure
Capitolo 4
Moto in due e tre dimensioni
1
1.1 L’aspetto fisico
2
1.2 Misurare oggetti
2
1.3 Il Sistema Internazionale delle unità di misura
1.4 Cambiare unità
3
1.5 Lunghezza
4
1.6 Tempo
5
1.7 Massa
7
Riepilogo & sommario
8
Problemi
8
2
Capitolo 2
Moto rettilineo
11
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
L’aspetto fisico
12
Il moto
12
Posizione e spostamento
12
Velocità media: vettoriale e scalare
13
Velocità istantanea: vettoriale e scalare
15
Accelerazione
17
Accelerazione costante: un caso particolare
19
Un’altra occhiata al moto uniformemente
accelerato
22
2.9 Accelerazione nel moto di caduta libera
23
2.10 Integrazione con metodo grafico nell’analisi del
moto 25
Riepilogo & sommario
26
Quesiti
27
Problemi
28
53
4.1
4.2
4.3
4.4
L’aspetto fisico
54
Posizione e spostamento
54
Velocità vettoriale media e istantanea
Accelerazione media e accelerazione
istantanea
58
4.5 Moto dei proiettili
59
4.6 Analisi del moto dei proiettili
61
4.7 Moto circolare uniforme
65
4.8 Moto relativo unidimensionale
66
4.9 Moto relativo bidimensionale
68
Riepilogo & sommario
69
Quesiti
70
Problemi
71
56
Capitolo 5
Forza e moto – 1
77
5.1 L’aspetto fisico
78
5.2 Meccanica newtoniana
78
5.3 Prima legge di Newton
78
5.4 La forza
79
5.5 La massa
80
5.6 Seconda legge di Newton
81
5.7 Alcune forze particolari
85
5.8 Terza legge di Newton
89
5.9 Applicazioni delle leggi di Newton
Riepilogo & sommario
95
Quesiti
96
Problemi
97
90
Capitolo 3
Vettori
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
33
L’aspetto fisico
34
Vettori e scalari
34
Somma di vettori: metodo grafico
34
I vettori e le loro componenti
36
Vettori unitari
39
Addizione di vettori per mezzo delle loro
componenti
40
3.7 I vettori e le leggi della fisica
43
3.8 Prodotto di vettori
43
Riepilogo & sommario
47
Quesiti
47
Problemi
48
Capitolo 6
Forza e moto – 2
103
6.1 L’aspetto fisico
104
6.2 Attrito
104
6.3 Le proprietà dell’attrito
105
6.4 Resistenza del mezzo e velocità limite
6.5 Moto circolare uniforme
111
Riepilogo & sommario
115
Quesiti
116
Problemi
117
108
iii
ivMMIndice
ISBN 88-408-1331-4
Quesiti
Problemi
Capitolo 7
Energia cinetica e lavoro
123
7.1 L’aspetto fisico
124
7.2 Che cos’è l’energia?
124
7.3 Energia cinetica
124
7.4 Il lavoro
125
7.5 Lavoro ed energia cinetica
126
7.6 Lavoro svolto dalla forza gravitazionale
129
7.7 Lavoro svolto da una forza elastica
132
7.8 Lavoro svolto da una generica forza variabile
135
7.9 Potenza
138
Riepilogo & sommario
140
Quesiti
141
Problemi
142
Capitolo 8
Energia potenziale e conservazione
dell’energia 147
8.1 L’aspetto fisico
148
8.2 Lavoro ed energia potenziale
148
8.3 Indipendenza dal percorso per le forze
conservative
149
8.4 Determinazione dell’energia potenziale
151
8.5 Conservazione dell’energia meccanica
153
8.6 Le curve dell’energia potenziale
157
8.7 Lavoro svolto su un sistema da una forza
esterna
159
8.8 Conservazione dell’energia
163
Riepilogo & sommario
166
Quesiti
167
Problemi
168
Capitolo 9
Centro di massa e quantità di moto
175
9.1 L’aspetto fisico
176
9.2 Il centro di massa
176
9.3 Seconda legge di Newton per un sistema di punti
materiali
180
9.4 Quantità di moto
183
9.5 Quantità di moto di un sistema di punti materiali
184
9.6 Urto e impulso
184
9.7 Conservazione della quantità di moto
187
9.8 Quantità di moto ed energia cinetica negli urti
190
9.9 Urti anelastici in una dimensione
190
9.10 Urti elastici in una dimensione
193
9.11 Urti in due dimensioni
196
9.12 Sistemi a massa variabile: i razzi
196
Riepilogo & sommario
198
199
200
Capitolo 10
Rotazione
209
L’aspetto fisico
210
Variabili rotazionali
210
Le grandezze angolari sono vettori?
213
Rotazione con accelerazione angolare
costante
215
10.5 Variabili lineari e angolari
216
10.6 Energia cinetica rotazionale
219
10.7 Calcolo del momento d’inerzia
220
10.8 Momento di una forza
222
10.9 Seconda legge di Newton per il moto rotatorio
10.10 Lavoro ed energia cinetica rotazionale
226
Riepilogo & sommario
229
Quesiti
230
Problemi
231
10.1
10.2
10.3
10.4
224
Capitolo 11
Rotolamento, momento della forza
e momento angolare
237
11.1 L’aspetto fisico
238
11.2 Rotolamento: una combinazione di trslazione
e rotazione
238
11.3 L’energia cinetica nel rotolamento
239
11.4 Le forze nel rotolamento
240
11.5 Lo yo-yo
242
11.6 Rivediamo il momento di una forza
243
11.7 Momento angolare
244
11.8 Seconda legge di Newton in forma angolare
246
11.9 Momento angolare di un sistema di particelle
248
11.10 Momento angolare di un corpo rigido che ruota
intorno a un asse fisso
248
11.11 Conservazione del momento angolare
251
11.12 Precessione del giroscopio
254
Riepilogo & sommario
255
Quesiti
256
Problemi
257
Capitolo 12
Equilibrio ed elasticità
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
263
L’aspetto fisico
264
Equilibrio
264
I requisiti per l’equilibrio
265
Centro di gravità
266
Alcuni esempi di equilibrio statico
Strutture indeterminate
272
268
IndiceMMv
ISBN 88-408-1331-4
12.7 Elasticità
273
Riepilogo & sommario
Quesiti
277
Problemi
278
Riepilogo & sommario
Quesiti
350
Problemi
350
276
349
Capitolo 16
Capitolo 13
Onde – 1
Gravitazione
285
13.1 L’aspetto fisico
286
13.2 Legge di gravitazione di Newton
286
13.3 Gravitazione e principio di sovrapposizione
13.4 Gravità in prossimità della superficie terrestre
13.5 Gravitazione all’interno della Terra
292
13.6 Energia potenziale gravitazionale
293
13.7 Pianeti e satelliti: leggi di Keplero
296
13.8 I satelliti: orbite ed energie
299
13.9 Einstein e la gravitazione
301
Riepilogo & sommario
303
Quesiti
304
Problemi
305
288
290
Capitolo 14
I fluidi
309
14.1 L’aspetto fisico
310
14.2 Che cos’è un fluido?
310
14.3 Massa volumica e pressione
310
14.4 Fluidi a riposo
313
14.5 Misura della pressione
315
14.6 Principio di Pascal
316
14.7 Principio di Archimede
317
14.8 Fluidi ideali in movimento
320
14.9 Equazione di continuità
321
14.10 Equazione di Bernoulli
323
Riepilogo & sommario
326
Quesiti
327
Problemi
328
15.1
15.2
15.3
15.4
15.5
15.6
15.7
15.8
15.9
L’aspetto fisico
356
Onde
356
Onde trasversali e longitudinali
356
Lunghezza d’onda e frequenza
358
Velocità di un’onda in moto 360
Velocità dell’onda su una corda tesa
363
Energia e potenza di un’onda in moto
su una corda
365
16.8 Equazione d’onda
367
16.9 Il principio di sovrapposizione per le onde
368
16.10 Interferenza di onde
369
16.11 Vettori di fase
371
16.12 Onde stazionarie
373
16.13 Onde stazionarie e risonanza
375
Riepilogo & sommario
376
Quesiti
377
Problemi
378
Onde – 2
383
17.1 L’aspetto fisico
384
17.2 Onde acustiche
384
17.3 Velocità del suono
384
17.4 Onde acustiche in moto
387
17.5 Interferenza
389
17.6 Intensità e livello sonoro
391
17.7 Strumenti musicali
394
17.8 Battimenti
397
17.9 Effetto Doppler
398
17.10 Velocità supersoniche e onde d’urto
Riepilogo & sommario
403
Quesiti
404
Problemi
404
333
L’aspetto fisico
334
Moto armonico semplice
334
Moto armonico semplice: legge della forza
Moto armonico semplice: considerazioni
sull’energia
339
Un oscillatore armonico semplice angolare
I pendoli
341
Moto armonico semplice e moto circolare
uniforme
345
Moto armonico semplice smorzato
346
Oscillazioni forzate e risonanza
348
16.1
16.2
16.3
16.4
16.5
16.6
16.7
Capitolo 17
Capitolo 15
Le oscillazioni
355
401
Capitolo 18
337
340
Temperatura, calore e prima legge
della termodinamica
409
18.1
18.2
18.3
18.4
18.5
18.6
L’aspetto fisico
410
La termperatura
410
La legge zero della termodinamica
410
Misura della temperatura
411
Le scale Celsius e Fahrenheit
413
Dilatazione termica
414
viMMIndice
ISBN 88-408-1331-4
18.7 Temperatura e calore
416
18.8 Assorbimento del calore da parte di solidi
e liquidi
417
18.9 Uno sguardo più da vicino al calore
e al lavoro
420
18.10 Prima legge della termodinamica
422
18.11 Alcuni casi particolari della prima legge
della termodinamica
423
18.12 Trasmissione del calore
425
Riepilogo & sommario
429
Quesiti
430
Problemi
431
Capitolo 21
Carica elettrica
483
21.1 L’aspetto fisico
486
21.2 Carica elettrica
486
21.3 Conduttori e isolanti
487
21.4 Legge di Coulomb
489
21.5 La carica è quantizzata
494
21.6 La carica si conserva
495
Riepilogo & sommario
496
Quesiti
497
Problemi
498
Capitolo 19
Teoria cinetica dei gas
437
19.1
19.2
19.3
19.4
L’aspetto fisico
438
Numero di Avogadro
438
Gas ideali
439
Pressione, temperatura e velocità quadratica
media
442
19.5 Energia cinetica traslazionale
444
19.6 Libero cammino medio
444
19.7 Distribuzione delle velocità molecolari
446
19.8 Calori specifici molari per un gas perfetto
449
19.9 Gradi di libertà e calore specifico molare
452
19.10 Un accenno alla teoria quantistica
454
19.11 Espansione adiabatica di un gas ideale
454
Riepilogo & sommario
457
Quesiti
458
Problemi
459
Capitolo 22
Campi elettrici
501
22.1
22.2
22.3
22.4
L’aspetto fisico
502
Il campo elettrico
502
Linee di forza di un campo elettrico
503
Campo elettrico generato
da una carica puntiforme
504
22.5 Campo elettrico generato da un dipolo elettrico
506
22.6 Campo elettrico generato da una carica lineare
508
22.7 Campo elettrico generato da un disco carico
512
22.8 Carica puntiforme in un campo elettrico
513
22.9 Dipolo in un campo elettrico
515
Riepilogo & sommario
517
Quesiti
518
Problemi
519
Capitolo 23
Capitolo 20
Entropia e seconda legge
della termodinamica
463
20.1
20.2
20.3
20.4
20.5
L’aspetto fisico
464
Processi irreversibili ed entropia
464
Variazione di entropia
464
Seconda legge della termodinamica
468
L’entropia nel mondo reale: macchine
termiche
469
20.6 L’entropia nel mondo reale: macchine
frigorigene
473
20.7 Rendimenti delle macchine reali
475
20.8 Entropia e statistica
476
Riepilogo & sommario
479
Quesiti
480
Problemi
480
Legge di Gauss
523
23.1 L’aspetto fisico
524
23.2 Flusso
524
23.3 Flusso del campo elettrico
525
23.4 Legge di Gauss
527
23.5 Legge di Gauss e legge di Coulomb 529
23.6 Un conduttore carico isolato
530
23.7 Legge di Gauss: simmetria cilindrica
532
23.8 Legge di Gauss: simmetria piana
533
23.9 Legge di Gauss: simmetria sferica
536
Riepilogo & sommario
537
Quesiti
538
Problemi
538
Capitolo 24
Potenziale elettrico
24.1 L’aspetto fisico
543
544
IndiceMMvii
ISBN 88-408-1331-4
24.2
24.3
24.4
24.5
Energia potenziale elettrica
544
Potenziale elettrico
545
Superfici equipotenziali
547
Come calcolare il potenziale
dato il campo elettrico
547
24.6 Potenziale dovuto a una carica puntiforme
550
24.7 Potenziale dovuto a un insieme
di cariche puntiformi
551
24.8 Potenziale dovuto a un dipolo elettrico
552
24.9 Potenziale dovuto a una distribuzione
continua di carica
553
24.10 Come calcolare il campo elettrico
dato il potenziale
555
24.11 Energia potenziale elettrica in presenza di un sistema di
cariche puntiformi
556
24.12 Potenziale di un conduttore carico isolato
558
Riepilogo & sommario
560
Quesiti
561
Problemi
562
Capitolo 27
I circuiti
611
27.1 L’aspetto fisico
612
27.2 Una «pompa» per le cariche
612
27.3 Lavoro, energia e f.e.m.
612
27.4 Calcolo della corrente nel circuito elementare
27.5 Altri circuiti a maglia singola
615
27.6 Differenza di potenziale tra due punti
617
27.7 Circuiti a più maglie
619
27.8 Amperometri e voltmetri
624
27.9 Circuiti RC
625
Riepilogo & sommario
629
Quesiti
629
Problemi
630
Capitolo 28
Capitolo 25
Capacità elettrica
Campi magnetici
567
25.1 L’aspetto fisico
568
25.2 Capacità elettrica
568
25.3 Calcolo della capacità elettrica
570
25.4 Condensatori in serie e in parallelo
573
25.5 Energia immagazzinata in un campo elettrico
576
25.6 Condensatore in presenza di un dielettrico
579
25.7 Dielettrici: l’aspetto atomico
581
25.8 Dielettrici e legge di Gauss
582
Riepilogo & sommario
584
Quesiti
585
Problemi
585
Capitolo 26
Corrente e resistenza
591
26.1 L’aspetto fisico
592
26.2 Corrente elettrica
592
26.3 Densità di corrente
594
26.4 Resistenza e resistività
596
26.5 Legge di Ohm
600
26.6 Legge di Ohm dal punto di vista microscopico
26.7 Potenza nei circuiti elettrici
603
26.8 Semiconduttori
604
26.9 Superconduttori
605
Riepilogo & sommario
606
Quesiti
607
Problemi
608
637
28.1
28.2
28.3
28.4
28.5
28.6
28.7
28.8
L’aspetto fisico
638
Come si genera un campo magnetico?
638
Definizione di B
638
Campi incrociati: scoperta dell’elettrone
641
Campi incrociati: effetto Hall
643
Carica in moto circolare
645
Ciclotroni e sincrotroni
649
Forza magnetica agente
su un filo percorso da corrente
651
28.9 Momento di un dipolo magnetico
654
28.10 Momento torcente su una spira
percorsa da corrente
652
Riepilogo & sommario
656
Quesiti
657
Problemi
658
Capitolo 29
Campi magnetici generati da corrente
601
663
29.1 L’aspetto fisico
664
29.2 Calcolo del campo magnetico
generato da corrente
664
29.3 Forza tra due conduttori paralleli
669
29.4 Legge di Ampère
671
29.5 Solenoidi e toroidi
674
29.6 Dipolo magnetico costituito
da una bobina percorsa da corrente
676
Riepilogo & sommario
678
Quesiti
679
Problemi
680
613
viiiMMIndice
ISBN 88-408-1331-4
Capitolo 30
Induzione e induttanza
685
30.1 L’aspetto fisico
686
30.2 Due esperimenti
686
30.3 Legge di induzione di Faraday
687
30.4 Legge di Lenz
689
30.5 Induzione e trasferimenti di energia
692
30.6 Campi elettrici indotti
694
30.7 Induttori e induttanze
698
30.8 Autoinduzione
699
30.9 Circuiti RL
700
30.10 Energia immagazzinata in un campo magnetico
703
30.11 Densità di energia di un campo magnetico
705
30.12 Mutua induttanza
706
Riepilogo & sommario
708
Quesiti
709
Problemi
710
Capitolo 31
Oscillazioni elettromagnetiche
e correnti alternate
719
31.1 L’aspetto fisico
720
31.2 Oscillazioni LC, analisi qualitativa
720
31.3 L’analogia elettricità-meccanica
722
31.4 Oscillazioni LC, analisi quantitativa
723
31.5 Oscillazioni smorzate in un circuito RLC
726
31.6 Corrente alternata
727
31.7 Oscillazioni forzate
728
31.8 Tre circuiti semplici
729
31.9 Circuito RLC in serie
734
31.10 Potenza nei circuiti a corrente alternata
737
31.11 Il trasformatore
739
Riepilogo & sommario
743
Quesiti
744
Problemi
745
Capitolo 32
Proprietà magnetiche della materia.
Equazioni di Maxwell
749
32.1
32.2
32.3
32.4
32.5
32.6
32.7
32.8
32.9
L’aspetto fisico
750
Legge di Gauss per il magnetismo
Campi magnetici indotti
752
Corrente di spostamento
754
Equazioni di Maxwell
756
Magneti
756
Magnetismo ed elettroni
757
Materiali magnetici
761
Diamagnetismo
761
32.10 Paramagnetismo
32.11 Ferromagnetismo
Riepilogo & sommario
Quesiti
769
Problemi
770
763
764
768
Capitolo 33
Onde elettromagnetiche
773
33.1 L’aspetto fisico
774
33.2 «L’arcobaleno di Maxwell»
774
33.3 Propagazione dell’onda elettromagnetica.
Trattazione qualitativa
775
33.4 Propagazione dell’onda elettromagnetica.
Trattazione quantitativa
778
33.5 Trasporto di energia e vettore di Poynting
33.6 Pressione di radiazione
783
33.7 Polarizzazione
785
33.8 Riflessione e rifrazione 788
33.9 Riflessione totale
793
33.10 Polarizzazione per riflessione
794
Riepilogo & sommario
795
Quesiti
796
Problemi
796
781
Capitolo 34
Immagini
803
34.1 L’aspetto fisico
804
34.2 Due tipi di immagine
804
34.3 Specchi piani
805
34.4 Specchi sferici
807
34.5 Immagini negli specchi sferici
34.6 Superfici rifrangenti sferiche
34.7 Lenti sottili
813
34.8 Strumenti ottici
818
34.9 Tre dimostrazioni
821
Riepilogo & sommario
823
Quesiti
824
Problemi
825
808
811
Capitolo 35
750
Interferenza
35.1
35.2
35.3
35.4
35.5
35.6
35.7
831
L’aspetto fisico
832
La luce come onda
832
Diffrazione
836
Esperimento di Young sull’interferenza
836
Coerenza
840
Intensità nell’interferenza da doppia fenditura
Interferenza su pellicole sottili
844
841
IndiceMMix
ISBN 88-408-1331-4
35.8 Interferometro di Michelson
Riepilogo & sommario
850
Quesiti
851
Problemi
851
849
Capitolo 36
Diffrazione
857
36.1 L’aspetto fisico
858
36.2 Diffrazione e teoria ondulatoria della luce
858
36.3 Diffrazione da singola fenditura:
posizione dei minimi
859
36.4 Intensità nella diffrazione da singola fenditura:
trattazione qualitativa
861
36.5 Intensità nella diffrazione da singola fenditura:
trattazione quantitativa 863
36.6 Diffrazione attraverso un foro circolare
865
36.7 Diffrazione da doppia fenditura
868
36.8 Reticoli di diffrazione
870
36.9 Reticoli: dispersione e potere risolvente
874
36.10 Rifrazione dei raggi X
876
Riepilogo & sommario
878
Quesiti
878
Problemi
879
Appendici
A
B
C
D
E
F
G
Sistema internazionale di unità di misura (SI)
A1
Alcune costanti fondamentali della fisica
A3
Alcuni dati astronomici
A4
Fattori di conversione
A5
Formule matematiche
A9
Proprietà degli elementi
A12
Tavola periodica degli elementi
A15
Risposte alle verifiche e a quesiti
e problemi di numero dispari
Fonti delle illustrazioni
Indice analitico
F1
I1
R1
