indice - Libreria Universo

INDICE
INTRODUZIONE
11
SUGGERIMENTI PER AFFRONTARE LA PROVA A TEST
13
Bando di concorso e informazioni sulla selezione ........................................................13
Regolamento e istruzioni per lo svolgimento della prova..............................................13
Domande a risposta multipla.........................................................................................14
Valore dei quesiti e gestione del tempo a disposizione ................................................15
Scelta casuale della risposta nei quesiti che non si sanno risolvere.............................15
Scheda per le risposte e correzioni...............................................................................16
INDICAZIONI PER I PARTECIPANTI AI CORSI ALPHA TEST
1
SCALARI E VETTORI ........................................................................................21
1.1
Grandezze scalari.....................................................................................21
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.2
1.3
Sistema internazionale delle unità di misura .............................21
Unità di misura: multipli e sottomultipli ......................................22
Notazione scientifica o esponenziale ........................................22
Ordine di grandezza ..................................................................22
Grandezze vettoriali..................................................................................24
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
Multipli di un vettore ..................................................................25
Somma e differenza fra vettori ..................................................25
Scomposizione di un vettore .....................................................26
Prodotti tra vettori ......................................................................28
Errori di misura .........................................................................................31
1.3.1
1.3.2
1.3.3
2
19
Errore assoluto, relativo e percentuale......................................31
Cifre significative .......................................................................32
Propagazione degli errori ..........................................................32
CINEMATICA .....................................................................................................39
2.1
2.2
Sistemi di riferimento ................................................................................39
Grandezze cinematiche ............................................................................39
2.2.1
2.2.2
2.2.3
© ALPHA TEST
Spostamento .............................................................................39
Velocità......................................................................................40
Accelerazione ............................................................................41
INDICE
5
2.3
6
Moti particolari ..........................................................................................43
2.3.1
Moto rettilineo uniforme .............................................................44
2.3.2
Moto rettilineo uniformemente accelerato .................................44
2.3.3
Moto di caduta dei gravi ............................................................46
2.3.4
Moto circolare uniforme .............................................................48
2.3.5
Moto oscillatorio armonico.........................................................50
3
ANALISI DIMENSIONALE .................................................................................57
3.1 Dimensioni di una grandezza fisica ..........................................................57
3.2 Regole per l’analisi dimensionale .............................................................58
4
DINAMICA ..........................................................................................................63
4.1 Sistemi inerziali e principio di relatività galileiana .....................................63
4.2 Concetto di forza e leggi della dinamica ...................................................64
4.2.1
Prima legge di Newton (legge d’inerzia)....................................64
4.2.2
Seconda legge di Newton .........................................................64
4.2.3
Quantità di moto ........................................................................66
4.2.4
Terza legge di Newton (principio di azione e reazione) ............66
4.3 Legge di gravitazione universale ..............................................................69
4.4 Forza peso................................................................................................69
4.5 Densità e peso specifico...........................................................................70
4.6 Momento di una forza ...............................................................................71
4.6.1
Coppia di forze ..........................................................................72
4.7 Baricentro .................................................................................................73
4.8 Equilibrio ...................................................................................................73
4.9 Macchine ..................................................................................................74
4.9.1
Leve...........................................................................................74
4.9.2
Carrucole ...................................................................................75
4.9.3
Piano inclinato ...........................................................................75
4.10 Momento angolare rispetto a un punto .....................................................76
4.11 Forze elastiche e moto armonico..............................................................77
4.11.1 La molla e il pendolo semplice ..................................................78
4.11.2 Legge oraria del moto armonico................................................78
4.11.3 Grandezze caratteristiche del moto oscillatorio
di molla e pendolo......................................................................79
4.12 Forza di attrito...........................................................................................79
5
LAVORO ED ENERGIA .....................................................................................89
5.1 Lavoro di una forza ...................................................................................89
5.2 Potenza.....................................................................................................90
5.3 Energia meccanica ...................................................................................91
5.3.1
Energia cinetica .........................................................................91
5.3.2
Energia potenziale.....................................................................91
5.3.3
Conservazione dell’energia meccanica totale ...........................93
5.3.4
Applicazione: moto del pendolo ................................................93
5.4 Urti ............................................................................................................95
INDICE
© ALPHA TEST
6
STATI DI AGGREGAZIONE ............................................................................101
6.1 Funzioni di stato......................................................................................101
6.1.1
Pressione ................................................................................101
6.1.2
Volume ....................................................................................102
6.1.3
Temperatura ............................................................................102
6.1.4
Dilatazione termica ..................................................................103
6.2 Passaggi di stato ....................................................................................105
6.3 Stato gassoso .........................................................................................106
6.3.1
Gas perfetti ..............................................................................106
6.3.2
Cenni di teoria cinetica dei gas ...............................................108
6.3.3
Gas reali ..................................................................................108
6.4 Stato liquido ............................................................................................109
6.4.1
Evaporazione ed ebollizione ...................................................109
6.4.2
Tensione superficiale ..............................................................110
6.4.3
Capillarità ................................................................................110
6.5 Stato solido .............................................................................................111
7
MECCANICA DEI FLUIDI ................................................................................117
7.1 Legge di Pascal ......................................................................................117
7.2 Legge di Stevino .....................................................................................117
7.2.1
Principio dei vasi comunicanti .................................................118
7.3 Principio di Archimede ............................................................................118
7.4 Cenni di fluidodinamica...........................................................................119
7.4.1
Teorema di Torricelli................................................................119
7.4.2
Portata di un condotto .............................................................119
7.4.3
Teorema di Bernoulli ...............................................................120
7.5 Fluidi reali ...............................................................................................120
8
CALORIMETRIA E TERMODINAMICA ...........................................................127
8.1 Calore .....................................................................................................127
8.1.1
Principio di equivalenza tra calore e lavoro .............................127
8.1.2
Propagazione del calore..........................................................128
8.2 Calore specifico e capacità termica ........................................................128
8.2.1
Equilibrio termico .....................................................................129
8.3 Sistema termodinamico e funzioni di stato .............................................130
8.3.1
Trasformazioni termodinamiche ..............................................130
8.3.2
Rappresentazione nel piano PV ..............................................131
8.4 Primo principio della termodinamica.......................................................132
8.4.1
Rendimento di una macchina termica .....................................133
8.4.2
Ciclo di Carnot .........................................................................134
8.4.3
Trasformazioni reversibili e irreversibili ...................................134
8.4.4
Entropia e moto perpetuo ........................................................134
8.5 Secondo principio della termodinamica ..................................................135
© ALPHA TEST
INDICE
7
8
9
ONDE................................................................................................................143
9.1 Classificazione delle onde esistenti in natura .........................................143
9.2 Caratteristiche di un’onda .......................................................................144
9.2.1
Fase di un’onda .......................................................................145
9.2.2
Fronti d’onda ...........................................................................145
9.2.3
Intensità di un’onda .................................................................146
9.3 Fenomeni tipicamente ondulatori............................................................147
9.3.1
Riflessione e rifrazione ............................................................147
9.3.2
Riflessione totale .....................................................................148
9.3.3
Diffusione ................................................................................148
9.3.4
Diffrazione ...............................................................................149
9.3.5
Interferenza .............................................................................149
9.3.6
Dispersione .............................................................................150
9.4 Onde sonore ...........................................................................................150
9.4.1
Caratteri distintivi del suono ....................................................151
9.4.2
Il fenomeno dell’eco ................................................................151
9.4.3
Risonanza ...............................................................................152
9.5 Onde elettromagnetiche .........................................................................152
9.5.1
Classificazione delle onde elettromagnetiche .........................153
9.5.2
Intensità luminosa e intensità di illuminazione ........................154
10
ELETTROSTATICA..........................................................................................161
10.1 Carica elettrica e legge di Coulomb........................................................161
10.1.1 Costante dielettrica..................................................................162
10.1.2 Analogie e differenze con la legge di gravitazione universale.163
10.2 Campo elettrico.......................................................................................163
10.2.1 Linee di forza del campo elettrico............................................164
10.3 Energia potenziale elettrica ....................................................................165
10.3.1 potenziale elettrico ..................................................................165
10.3.2 Differenza di potenziale ...........................................................166
10.3.3 relazione tra potenziale e campo elettrico ...............................167
10.4 Teorema di Gauss ..................................................................................167
10.5 Capacità di un conduttore.......................................................................168
10.5.1 Condensatore ..........................................................................168
10.5.2 Lavoro di carica di un condensatore ed elettronvolt ................169
10.5.3 Quantizzazione della carica elettrica .......................................169
11
CORRENTE ELETTRICA.................................................................................175
11.1 Intensità di corrente ................................................................................175
11.2 Leggi di Ohm ..........................................................................................176
11.2.1 Prima legge di Ohm.................................................................176
11.2.2 Seconda legge di Ohm ............................................................176
11.3 Effetto Joule............................................................................................177
11.4 Circuiti elettrici ........................................................................................177
11.4.1 Resistenze e condensatori in serie e in parallelo ....................178
11.4.2 Analisi dei circuiti elettrici ........................................................179
11.5 Corrente elettrica nei liquidi e nei gas.....................................................180
INDICE
© ALPHA TEST
12
MAGNETISMO .................................................................................................189
12.1 Campo magnetico...................................................................................189
12.1.1
12.1.2
12.1.3
12.1.4
12.1.5
Vettore induzione magnetica ...................................................190
Forza di Lorentz ......................................................................190
Campo magnetico generato dalla corrente elettrica................192
Interazione tra due fili percorsi da corrente .............................193
Spira e solenoide.....................................................................193
12.2 Induzione elettromagnetica.....................................................................195
12.2.1
12.2.2
12.2.3
Leggi dell’induzione elettromagnetica .....................................195
Correnti di Foucault .................................................................196
Induttanza e autoinduzione .....................................................196
12.3 Correnti alternate ....................................................................................197
12.3.1
12.3.2
Valori efficaci ...........................................................................197
Circuiti in corrente alternata ....................................................197
12.4 Macchine elettriche e trasformatori.........................................................198
13
APPROFONDIMENTI.......................................................................................205
13.1 Composizione di moti uniformi con moti accelerati.................................205
13.2 Leggi di Keplero......................................................................................205
13.3 Temperatura critica e isoterme dei gas reali...........................................206
13.4 Effetto Doppler........................................................................................207
13.5 Proprietà magnetiche della materia ........................................................207
13.5.1
13.5.2
13.5.3
Sostanze diamagnetiche .........................................................207
Sostanze paramagnetiche.......................................................208
Sostanze ferromagnetiche ......................................................208
13.6 Cenni di fisica nucleare...........................................................................208
13.6.1
13.6.2
13.6.3
Decadimenti radioattivi ............................................................208
Reazioni nucleari .....................................................................210
Classificazione delle forze esistenti in natura..........................210
APPENDICI.................................................................................................................211
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INDICE
9