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Fisica universitari

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FISICA I
(gli argomenti si trovano scorrendo tutta la pagina)
CINEMATICA DINAMICA LAVORO ENERGIA FORZE ATTRITO ELASTICITA' GRAVITAZIONE SISTEMI DI PUNTI MATERIALI TERMODINAMICA
 Il racconto successivo scorre lungo tutto il programma che generalmente caratterizza l'esame di Fisica I.
Il suo scopo è inserire i video presenti sulle varie piattaforme a disposizione (principalmente Youtube) all'interno di un contesto che ne renda la fruizione più organica.
Il taglio degli appunti sui quali sono stati registrati i video e quello delle spiegazioni è universitario. Se quindi doveste avere necessità di soffermarvi maggiormente su alcuni argomenti, è possibile che li troviate nella sezione riguardante la materia fisica per le scuole superiori, sempre all'interno del sito. Questi video, risultato di una sperimentazione didattica, hanno avuto come esigenza prioritaria l'ottimizzazione dei tempi di registrazione e condivisione, la qualità dell'esposizione ne può quindi aver risentito in negativo, a voi il giudizio. Buon lavoro

 
CINEMATICA
Le coordinate di un sistema di riferimento ad una o più dimensioni forniscono la possibilità di identificare una legge oraria che modellizza il moto di un punto materiale; naturale completamento di quella legge oraria èl'introduzione del concetto di velocità media ed istantanea (1-5).
Se si posseggono informazioni sulla velocità e da queste si vogliono ricavare informazioni spaziali, si procede attraverso una suddivisione in n parti del complessivo intervallo di tempo e quindi ad una sommatoria che, se n tende ad infinito, o equivalentemente se l'intervallo di tempo tende a 0, diventa un calcolo integrale (6-9).
Una volta stabilità la legge oraria che governa il moto di punti materiali si può, ad esempio, analizzare in quale istante temporale essi si incontrerebbero
(11-13).
Il moto con accelerazione costante (9-11) studiato per arrivare alla legge spazio-tempo che lo governa e analizzando il corrispondente grafico (14-15). Nella modellizzazione dell'attrito, l'accelerazione ha legami di proporzionalità diretta con la velocità; questo obbliga a trovare le equazioni che governano la velocità stessa attraverso il metodo della separazione delle variabili (17-21), nel quale interviene un'ulteriore variazione/complicazione, nel caso in cui si tenga conto di un termine costante a rappresentare per esempio la componente di gravità (21-23).
Quando l'accelerazione è proporzionale, attraverso una costante negativa alla posizione del punto, il moto va sotto il nome di armonico; studiarne le legge oraria porta all'intervento di grandezze goniometriche e di grandezze ad esse immediatamente riconducibili quali l'angolo di fase, la pulsazione dell'oscillazione o frequenza angolare, il periodo (25-26). L'analisi del moto armonico nei casi di posizione iniziale diversa da 0 e di velocità uguale e diversa da zero (27-28), caratterizza il moto in accordo alla risoluzione generale effettuata attraverso i procedimenti differenziali (29-32). L'introduzione del concetto di ascissa curvilinea porta come naturale estensione quello di velocità ed accelerazione vettoriali, con il loro conseguente studio attraverso la scomposizione sugli assi (33-36); un caso particolare di moto piano è quello nel quale va studiata la traiettoria di un punto materiale (proiettile) lanciato con una certa inclinazione e velocità diversa da 0 (36-39). Vengono quindi introdotti i concetti di accelerazione normale e tangenziale ed il loro intervento sulla direzione ed il modulo della velocità vettoriale (39-43).
Moto circolare, introduzione, caso particolare riferito a quello uniforme, velocità angolare, velocità scalare, accelerazione centripeta (44-51); Moto circolare non uniforme e calcolo del raggio di curvatura nel moto di un proiettile (52-53)  
Il file pdf sul quale sono state registrate le lezioni di cinematica prima richiamate, è scaricabile a questo indirizzo: File fisica "cinematica"
DINAMICA
Descrizione generale dei tre
principi della dinamica (57-58), accompagnata da un maggiore approfondimento dell'invarianza galileiana, trasformazioni, accelarazione relativa, di trascinamento, assoluta e da un esempio applicativo legato alla caduta di una lampadina all'interno di un autobus in movimento (59-63). Un importante elemento, che permette di tener conto dei movimenti in un sistema rispetto ad uno fisso e mobile anch'esso, è l'accelerazione di Coriolis (64-68), con relativo esercizio di approfondimento (68-72); si dimostra poi la permanenza della formula che consente di trovare l'accelerazione vettoriale (73-75). Seppur in fondo scelte numericamente uguali, la massa inerziale e quella gravitazionale vivono di definizioni e significati diversi (76-77). Vengono definite una serie di grandezze quali l'impulso di una forza e la quantità di moto (80-84), l'impulso di una forza centripeta (85-86), oltre a principi che da esse possono essere dedotti, quali quello della conservazione della quantità di moto (87). Altre grandezze, come il momento di una forza ed il momento angolare (88-93) ed il principio di conservazione del momento angolare  a cui sono legate le traiettorie dei pianeti  (93-96), Lo studio del moto di un pendolo soggetto alla forza di gravità e vincolato in un punto (96-101) Il file pdf sul quale sono state registrate le lezioni sulla dinamica è scaricabile a questo indirizzo: File fisica "dinamica" 
LAVORO ED ENERGIA
Definito il lavoro, se si valuta una sua scomposizione nella somma di lavori elementari, fino a far tendere ad infinito il numero di questi “micro lavori”, si arriva alla possibilità di utilizzare il calcolo integrale (102-103). Naturale conseguenza delle definizione di lavoro e dell’intervento del secondo principio della dinamica, c’è la definizione di energia cinetica (104-105) oltre che di energia potenziale considerando agente la forza gravitazionale (106-107): queste due energie, sotto l’ipotesi di assenza di forze dissipative, giocano a ping-pong, cedendo ed acquistando una porzione l’una dell’altra, con molta attenzione a conservare la loro somma (108-109). Lo studio del moto di un oggetto che scende lungo un piano inclinato fa intervenire la scomposizione vettoriale delle forze agenti oltre agli elementi legati al lavoro ed all’energia (110-112). L’energia potenziale in dipendenza del sistema di riferimento (113-114) oltre al collegamento con la conservatività delle forze verificata attraverso l’indipendenza del lavoro compiuto rispetto al percorso effettuato (117-121); esercizio sulla conservatività delle forze utilizzata per valutare la velocità minima da possedere per poter compiere un giro completo (122-126). Quando l’analisi delle grandezze fisiche porta in conto di variazioni multiple, occorre utilizzare le derivazioni parziali ed i gradienti (127-129). Analisi del piano spazio-energia potenziale, definizione di punto di equilibrio indifferente, stabile, instabile 130. forze conservative e non, energia potenziale, cinetica, lavoro compiuto dalle forze non conservative, come differenza tra l'energia meccanica finale ed iniziale 131-132. Definizione di potenza, media ed istantanea 133-134.  
Il file pdf sul quale sono state registrate le lezioni del paragrafo precedente sul lavoro, l'energia e la potenza, è scaricabile a questo indirizzo: File fisica "lavoro ed energia"
FORZA DI ATTRITO FORZA ELASTICA
definizione di attrito, statico e dinamico e loro coefficienti 137-139
conservatività dell'attrito? Calcolo dell'angolo limite e del cono di attrito 140-142
forza elastica, legge di hooke, molla vincolata sotto l'azione di una forza, analogie con il moto armonico, dimostrazione di conservatività della forza elastica, definizione di energia potenziale elastica 143-145
analisi del bilanciamento energetico di un sistema avente energia potenziale elastica, analisi di un punto di equilibrio stabile 145-148
forza elastica esercizio: peso centrale collegato a due molle laterali, analogia con la presenza di un'unica molla avente la costante elastica somma delle due 149-150
forza elastica con presenza di attrito dinamico, equazione del moto armonico smorzato, risoluzione dell'equazione differenziale e caso particolare in assenza di smorzamento 150-155
forza elastica, forza di resistenza passiva, analisi sintetica dei risultati ottenuti, lavoro delle forza non conservative, energia dissipata in un periodo, coefficiente di merito Q 156-158
oscillazione meccanica forzata (forza elastica, forza di resistenza passiva, forza esterna), condizione di risonanza, smorzamento critico, curva di inviluppo, intervento del Q, coefficiente di merito 159-168
oscillatore accoppiato, modo normale di oscillazione, oscillatori in controfase, oscillazione modulata di ampiezza 169-173I
l file pdf sul quale sono state registrate le lezioni del paragrafo precedente sulla forza di attrito e la forza elastica, è scaricabile a questo indirizzo: File fisica "attrito ed elasticità" 
FORZE GRAVITAZIONE
forza peso, costante universale, conservatività della forza gravitazionale 174-178
campo gravitazionale, accelerazione di gravità,
flusso del vettore campo gravitazionale attraverso la superficie 179-187
accelerazione di gravità dal centro della terra all'esterno e potenziale gravitazionale 188-192
sfuggire al campo gravitazionale,
velocità di fuga 193
analisi qualitativa, con l'ausilio di coniche, del concetto di
buca di potenziale 194
TERZA LEGGE DI Keplero, ricavata eguagliando la forza centrifuga a quella gravitazionale. 195
analisi
dell'energia potenziale efficace su sistema di riferimento non inerziale, grafico risultante e studio delle orbite.196-202
energia potenziale gravitazionale, analisi di realtà delle
orbite, analogia con una molla verticale lasciata in balia della forza peso 203-206  
Il file pdf sul quale sono state registrate le lezioni del paragrafo precedente sulla gravitazione, è scaricabile a questo indirizzo: File fisica "gravitazione" 
LE VISUALIZZAZIONI DEI VIDEO ELENCATI NEI PARAGRAFI PRECEDENTI SONO UN PO' BASSINE. SE DOVESSERO AUMENTARE PROSEGUIRO' CON LA REGISTRAZIONE E CONDIVISIONE DEI VIDEO. ALTRA POSSIBILITA' PER RICHIEDERE LA REGISTRAZIONE E LA MESSA ON LINE DI LEZIONI SPECIFICHE: LINK
SISTEMI DI PUNTI MATERIALI 
Fisica università sistemi di punti materiali: forze interne, quantità di moto, momento della forza e momento della quantità di moto 207-211definizione di centro di massa e suo utilizzo come polo, equazioni cardinali del sistema di punti materiali 211-215corpo continuo rigido, equazioni,  216-219posizione del centro di massa per un corpo continuo giacente su un piano, per un corpo filiforme ed esercizio 220-224 
file pdf sul quale sono state registrate le lezioni del paragrafo precedente sui sistemi di punti materiali, è scaricabile a questo indirizzo: File fisica "sistemi di punti materiali" 
 CORPO RIGIDO ROTAZIONE E MOVIMENTO
bilancere sottoposto all'azione di una forza, bilancere in rotazione, introduzione del momento di inerzia 225-228momento d'inerzia di un corpo rigido, sua rotazione intorno ad un asse, parellelismo tra le grandezze caratterizzanti il moto rettilineo e quelle caratterizzanti le rotazioni 229-232momento di forze esterne parallele, effetto della forza peso su un corpo rigido e invarianza della velocità angolare 233-236lavoro di un sistema di punti aventi  massa Teorema di koenig 237-Esempi di calcolo di centro di massa 241-244sistemi rigidi in rotazione con o senza l'applicazione di momento esterno 244-2503 equazioni cardinali per descrivere il moto, a cui si aggiunge la quarta per conoscere la rotazione, 4 gradi di libertà di un corpo rigido che ruota intorno ad un asse, assi principali di inerzia, anailsi breve della trottola 251-254calcolo del momento di inerzia di una sbarretta, di un anello, di un disco di un cilindro 254-258Calcolo del momento di inerzia di un disco rispetto ad un asse che non sia il proprio principale, ma che sia parallelo ad esso 259Dopo una premessa riguradante la modalità con la quale descrivere una rotazione, la definizione delle condizioni di statica, si arriva all'analisi del moto di un pendolo composto da una sbarretta vincolata alla cui estremità è fissato un disco 261-266energia cinetica rotazionale ed analisi del moto oscillatorio di una massa vincolata (tipo pendolo) 267-271moto rototraslatorio, scomposizione in moto rotatorio sommato a quello traslatorio 272-274moto rototraslatorio e attrito, necessità della presenza di quest'ultimo per la messa in moto e sua necessaria assenza per il mantenimento della velocità angolare,energia cinetica ed attrito volvente 275-283analisi dei processi d'urto, impulso delle forze interne ed esterne, urto elastico e quantità di moto 284-290 i file pdf sui quali sono state registrate le lezioni del paragrafo precedente sul movimento e la rotazione di corpi rigidi, sono scaricabili a questo indirizzo: File fisica "sistemi di punti materiali" e file fisica "spostamento" ancora non attivo  
ONDE
introduzione alle onde, propagazione progressiva e regressiva, equazione differenziale di un onda 299-300onda sinusoidale, periodo, frequenza, lunghezza d'onda, numero d'onda 301-304onde elastiche longitudinali, trasversali, perturbazione, equazione differenziale applicata ad una sbarretta 305-309partendo dalla soluzione dell'equazione differenziale di un onda elastica, si introducono i concetti di dilatazione termica e di compressibilità volumica. Propagazione del suono in aria. Variazione di pressione locale  309-312energia meccanica di un oscillatore armonico collegata alle deformazioni dovute alla propagazione dell'onda, energia di deformazione e di spostamento, densità di energia di un onda piana monodimensionale, INTENSITA' DELL'ONDA 313-315equazione delle onde ricavata attraverso l'applicazione formale delle tensioni applicate 316-319analisi dl fenomeno dell'interferenza tra due onde che si propagano nello stesso verso, passando attraverso la definizione dei fronti d'onda e concludendo con i fenomeni concorrenti o distruttuivi 320-323analisi dl fenomeno dell'interferenza tra due onde che si propagano in verso opposto, fenomeno della stazionarietà dell'onda, definizione di nodi e ventri, armonica fondamentale e superiori 324-325 
file pdf sul quale sono state registrate le lezioni del paragrafo precedente sulle onde, è scaricabile a questo indirizzo: File fisica "onde" ancora non attivo 
 TERMODINAMICA
dopo una premessa sulle forze di volume, forze normali e sforzi tangenziali, si introduce la legge di stevino ed il principio di archimede 291-298introduzione, definizione dei parametri di stato, di trasformazione termodinamica 328-330introduzione del concetto di calore, trasformazione spontanea, parametri intensivi (P, T) ed estensivi (V) , calore latente di fusione e primo principio della termodinamica 330-337partendo dal primo principio della termodinamica commentare una trasformazione ciclica e definizione di energia interna di un corpo rigido, definizione di calore specifico, capacità termica, calore molare, legge di dulong.petit 337-341energia potenziale termica ed analisi della frenatura di un disco di una ruota, complesso energetico 342-344gas perfetto definizione ed equazione di stato, piano P,V (di Clayperon?) trasformazioni isobare isocore isoterme adiabatiche politropiche 345-350calori specifici e calori molari gas monoatomici e poliatomici, sorgenti termiche ideali 351-356in dipendenza del tipo di trasformazione termodinamica viene evidenziato il modo di trovare il lavoro, calore specifico molare entalpia 357-359problema relativo alle trasformazioni isoterma adiabatica 360-362teoria cinetica dei gas,forza media, pressione media, numero di Avogadro, velocità quadratica media, calore specifico  e gradi di libertà di movimento 363-369distribuzione delle velocità molecolari, spazio delle fasi, probabilità e funzione di distribuzione 370-374analisi dell'energia potenziale per individuare la posizione delle molecole, legami e formazione solidi, evaporazione, pressione di vapor saturo, calori latenti 375-378definizione di realtà di un gas, buca di potenziale, punto di rugiada, calore latente di evaporazione 379-389macchine termiche secondo principio della dinamica enunciato di Clausius efficienza frigorifera 390-393definizione di ciclo di Carnot, teorema di Carnot 394-402ciclo di Carnot utilizzato per suddividere un ciclo qualunque, disuguaglianza di Clausius, integrale di Clausius, Entropia 403-408applicazione del concetto di entropia ad un espansione libera di un gas, ad un solido, un gas perfetto, uno di Van Der Waals 409-415transizioni di fase  415- 417motore, ciclo di Carnot 418-424 
file pdf sul quale sono state registrate le lezioni del paragrafo precedente sulla termodinamica, è scaricabile a questo indirizzo: File fisica "termodinamica" ancora non attivo
 

 

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