Anteprima
Vedrai una selezione di 10 pagine su 509
Fisica per la scuola superiore (ebook) Pag. 1 Fisica per la scuola superiore (ebook) Pag. 2
Anteprima di 10 pagg. su 509.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Fisica per la scuola superiore (ebook) Pag. 6
Anteprima di 10 pagg. su 509.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Fisica per la scuola superiore (ebook) Pag. 11
Anteprima di 10 pagg. su 509.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Fisica per la scuola superiore (ebook) Pag. 16
Anteprima di 10 pagg. su 509.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Fisica per la scuola superiore (ebook) Pag. 21
Anteprima di 10 pagg. su 509.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Fisica per la scuola superiore (ebook) Pag. 26
Anteprima di 10 pagg. su 509.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Fisica per la scuola superiore (ebook) Pag. 31
Anteprima di 10 pagg. su 509.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Fisica per la scuola superiore (ebook) Pag. 36
Anteprima di 10 pagg. su 509.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Fisica per la scuola superiore (ebook) Pag. 41
1 su 509
Disdici quando vuoi 162x117
Disdici quando
vuoi
Acquista con carta
o PayPal
Scarica i documenti
tutte le volte che vuoi
Sintesi
Questo lavoro nasce dalla volontà di eliminare dalla scuola i canonici libri di testo a pagamento, non fosse altro che per non sentire le solite insostenibili scuse di quegli alunni che dicono di non aver potuto comprare il libro; l’obiettivo è effettivamente quello di venire incontro alle esigenze delle famiglie, vittime di acquisti di libri di testo sempre più costosi.
Come tutti i manuali scolastici anche questo non è, ovviamente, pura invenzione dell’autore ma il frutto di una rielaborazione di contenuti di altri libri e di contenuti trovati qua e là su Internet, ma anche di appunti personali dell’autore e di altrettanto personali considerazioni fatte nella speranza di chiarire meglio teoria ed esercizi. Tutte le fonti sono citate a fine libro.
Non è da intendersi come un libro finito e definitivo ma piuttosto come il punto di partenza per am-pliamenti, aggiunta di problemi svolti e proposti, nonché aggiustamenti ed aggiunte anche alle parti teoriche. È un libro aperto in ogni senso, ognuno può contribuire a scriverlo ed ampliarlo. Il volume si presenta con tutti gli standard tipografici e di legge pronto per essere stampato come libro di testo o consultato come un e-book direttamente dal proprio PC o tablet. Tutti possono collaborare a que-sto progetto contattando l’autore.

Indice

1. Introduzione alla fisica 15
2. Le Forze 42
3. L’equilibrio 71
4. Il movimento: Cinematica e Dinamica 102
5. Forze e moto: Principi della Dinamica 131
6. Lavoro ed Energia, energia e leggi di conservazione 157
7. Temperatura e calore 182
8. Trasformazioni termodinamiche 214
9. Le onde 248
10. Luce e ottica 267
11. Elettrostatica 292
12. La corrente elettrica 332
13. Il magnetismo e le interazioni con l’elettricità 381
14. L’ettromagnetismo 415
15. La fisica moderna 444

Autore

Gerardo Troiano
44 anni, laureato in Matematica a L’Aquila nel 1995 entra nei ruoli come insegnante di Matematica e Fisica nel settembre 2001. Dapprima insegnante di sostegno di alunni diversamente abili e dal 2006 ad oggi insegnante di Matematica e Fisica. Oggi insegna presso l’Istituto Agrario “M. Di Sangro” di San Severo (FG) dove gli sono affidati i corsi di Scienze Integrate – Fisica per il biennio. Da sempre coltiva la passione per le nuove tecnologie nella didattica e convin-to sostenitore dei progetti opensource, sia per ciò che riguarda la diffusione libera dei software che per l’aspetto didattico della gratuità dei libri di testo.
Estratto del documento

Fisica per la scuola superiore s

Nel caso in cui, all'istante iniziale t = 0, il corpo in movimento si trovi in una posizione iniziale 0

diversa dall'origine O del sistema di riferimento, la legge oraria del moto rettilineo uniforme assume

la forma più generale:   

s (

t ) v t s (14)

0

Questa legge oraria, rappresentata graficamente in un piano cartesiano avente in ascissa il tempo t e

s

in ordinata lo spazio , corrisponde a una retta, che interseca l'asse (s) delle ordinate nel punto di

( 0

; s )

coordinate .

0

La velocità ha le dimensioni di uno spazio diviso un tempo. Nel Sistema Internazionale, l'unità di

misura della velocità è quella di un corpo che percorre 1 metro (m) di spazio in 1 secondo (s) di

tempo; tale unità viene indicata con il simbolo m/s, che si legge "metro al secondo". Una seconda

unità di misura per la velocità, di uso comune, è il chilometro all'ora (km/h), dove 1 km/h = 0,278

m/s. Di conseguenza 1m/s = 3,6 km/h.

Vettore spostamento e velocità

4.11 ( )

video

In cinematica si definisce spostamento il cambiamento di posi-

p p

zione di un punto in movimento. Date due posizioni e

1 2

p

dello stesso punto, il vettore può essere espresso come:

2

 

p p s

2 1 (15)

Il vettore spostamento in pratica è il vettore differenza dei due

p

p

vettori posizione e e in quanto:

1

2

 

s p p (16)

2 1

Accelerazione media e istantanea

4.12

L'accelerazione può essere definita come la rapidità con cui varia la velocità.

variazione di velocità

accelerazi one media tempo in cui avviene

Per un punto materiale che, muovendosi lungo l’asse x,

all’istante v

v t

abbia velocità (tempo iniziale) e f

i i

all’istante t (tempo finale), si definisce accelerazione

f   

nell’intervallo di tempo t t t

scalare media la

f i

grandezza  

v v v

 

f i

a (17)

 

med t t t

f i 112

Fisica per la scuola superiore il limite dell’accelerazione

Analogamente alla velocità, si definisce accelerazione scalare istantanea

scalare media quando Δt tende a zero:

v

a lim (18)

  t

t 0

L'accelerazione media di un corpo in un dato intervallo di tempo è

data quindi dal rapporto tra la variazione di velocità del corpo e la du-

rata dell' intervallo di tempo in cui tale variazione avviene. L'unità di

misura dell'accelerazione nel SI è il metro al secondo al secondo,

(m/s)/s, più spesso chiamata metro al secondo quadrato, e indicata

2

con m/s . Moto rettilineo uniformemente accelerato

4.13

Si ha un moto uniformemente accelerato, quando la velocità di un corpo che si muove con accelera-

zione costante.

Un'accelerazione che non varia nel tempo viene detta accele-

razione costante e il moto che gode di tale caratteristica viene

detto moto uniformemente accelerato.

Il grafico velocità-tempo di un moto uniformemente accelera-

to è una retta.   

v v a t (19)

f i

lo spostamento quando si conoscono velocità e tempo

Quando un corpo si muove con velocità costante, il suo spostamento si può ricavare moltiplicando

 

la velocità costante per l'intervallo di tempo (vedi formula 2 di questo capitolo).

s v t

Se la velocità del corpo non è costante, ma varia di quantità uguali in intervalli di tempo uguale,

cioè nel caso di un corpo soggetto ad accelerazione costante si può applicare questa stessa leg-

ge,sostituendo il valore costante della velocità con il valore (vettoriale) della media aritmetica tra

v

v

v

velocità iniziale velocità finale .

f

i 

v v

 f i

v (20)

2

da cui, sostituendola nella relazione anzi richiamata otteniamo:

v v

 f i

s t (21)

2

Lo spostamento quando si conoscono l' accelerazione e il tempo

113

Fisica per la scuola superiore

Se si conoscono la velocità iniziale, l'accelerazione e l'intervallo di tempo; si può ricavare lo spo-

stamento del corpo combinando le equazioni del moto (19) e (21):

    

v v ( v a t ) v 2

v at

     

f 0 0 0 0

s t t t

2 2 2

da eseguendo la moltiplicazione, otteniamo: 1

    2

s v t a t

i (22)

2

la (19) e la (22) insieme rappresentano la legge oraria del moto uniformemente accelerato:

  

v v a t (23)

f i 1

    2

s v t a t

i (24)

2

Lo spostamento, quando si conoscono la velocità e l' accelerazione

Combinando assieme le precedenti equazioni (19) e (21) che danno la velocità finale e lo sposta-

mento del corpo in moto uniformemente accelerato si può ottenere una nuova equazione che correla

tra loro la velocità iniziale e quella finale, l'accelerazione e lo spostamento e nella quale non compa-

re il tempo.  

v v v v

  

 

f i f i

v v a t

s t t

Usando la relazione e e sostituen-

f 0 da cui ricaviamo

2 a

do nella prima otteniamo:   

2 2

v v v v v v

  

f i f i f i

s (25)

2 a 2 a

da cui è possibile ricavare anche:    

2 2

v v 2 a s (26)

f i

L'accelerazione di gravità ( )

4.14 video

Galileo fu il primo a stabilire che tutti i corpi cadono

verso terra con la medesima accelerazione costante.

Dopo vari esperimenti aveva infatti dimostrato che il ri-

“diluire”

corso a un piano inclinato (video) permette di

la forza di gravità e, di conseguenza, permette di rendere

meno rapido il moto delle sfere.

Quando è possibile prescindere dalla resistenza dell'aria,

l'accelerazione di un corpo che cade non dipende dalla

114

Fisica per la scuola superiore

massa del corpo, né dalla quota iniziale, né dalla velocità iniziale.

A tale accelerazione, denominata accelerazione di gravità, è stato attribuito un simbolo particolare:

g . g

L'accelerazione è una grandezza vettoriale, quindi anche l'accelerazione di gravità deve avere,

oltre a un valore, anche una direzione e un verso.

In altre parole, la velocità è diretta verso il basso che aumenta il modulo di 9.81m/s ogni secondo.

Accelerazione e sicurezza

4.15

di velocità

L’eccesso

Valutare l’eccesso di velocità unicamente rispetto al limite imposto, al cartello, è riduttivo. Sono in-

fatti molto importanti anche le condizioni della strada, del traffico, del conducente,…

Velocità eccessive anche solo di 10-20 Km/h possono determinare conseguenze mortali. È proprio

Km/h, “velocità su molti percorsi cittadini, a risultare de-

la classica velocità di 65-70 standard”

terminante:

 a 70 Km/h un pedone investito non ha scampo!

 50 Km/h quell’incidente può essere evitato, grazie ad un maggiore spazio di frenata

a a disposi-

zione.

Spazio di frenata

metri sono necessari per fermare un’automobile che viaggia

Quanti 50-60 km orari?

 l’autovettura percorre nell’intervallo

a 65 Km/h

psicotecnico (tempo di reazione) 18 metri, poi 25

metri in frenata, arrestandosi magari solo DOPO

avere travolto il pedone.

 avrebbe percorso, nell’intervallo psico-

a 50 Km/h

tecnico, 14 metri e circa 15 metri di frenata, ovve-

ro 10-15 metri di vantaggio per fermarsi!

Eccessi di velocità apparentemente modesti incidono

pesantemente sulla capacità di fermare un'auto (tempo

di reazione + spazio di frenata).

Pochi chilometri orari in più possono fare la differenza,

perché raddoppiando la velocità i metri necessari a fermarsi triplicano!

Passando da 100 a 150 Km/h lo spazio di arresto raddoppia; da 50 a 150 Km/h (tre volte) lo spazio

di arresto aumenta di ben sei volte.

 a 150 Km/h: 177 metri

 a 100 Km/h: 88 metri

 a 50 Km/h: 29 metri

Va da sé che quello di travolgere un pedone investito è solo un esempio di cosa possa significare

una condotta scorretta alla guida di un veicolo. Al posto del pedone, a quella stessa distanza potreb-

be esserci un albero o un burrone, arrecando così danno solo a se stessi ed al proprio mezzo.

un po’ di fisica e di buon senso,

Conoscere cercando di trovare un po’ si possono evitare situazioni

davvero spiacevoli che segnano quasi sempre non solo la vita della vittima ma anche

dell’investitore.

Cercheremo di capire meglio il fenomeno della frenata quando tratteremo il concetto di quantità di

moto di un corpo in uno dei prossimi capitoli. 115

Fisica per la scuola superiore

C.L.I.L. PROJECT

4.16

The acceleration of gravity ( )

video

Galileo was the first to establish that all bodies fall to

the ground with the same acceleration constant.

After several experiments had shown that the use of an

inclined plane (video) allows to "dilute" the force of

gravity and, consequently, allows to make less rapid

motion of the spheres.

When it is possible regardless of the air resistance, the

acceleration of a falling body does not depend on the

mass of the body, or from the initial share, or from the

initial speed.

In this acceleration, called the acceleration of gravity,

has been assigned a particular symbol: g.

The acceleration is a vector quantity, therefore, the acceleration of gravity g must have, in addition

to a value, also a direction and a sense.

In other words, the speed is directed downward, which increases the form of 9.81m/s every second.

Acceleration and security

The speeding

Evaluate the speeding only than the limit set, the cartel is an understatement. They are in fact also

very important road conditions, traffic, driver, ...

Excessive speed even just 10-20 Km / h can lead to deadly consequences. It is precisely the classi-

cal speed of 65-70 km/h, "standard speed" on many paths citizens, to be de-ends:

• 70 km / h hit a pedestrian has no escape!

• 50 km / h incident can be avoided, thanks to a greater braking distance available to.

Braking

How many meters are needed to stop a car traveling 50-60 miles per hour?

• at 65 Km/h the car travels in the range psicotecnico

(reaction time) 18 meters, then 25 meters under brak-

ing, stopping maybe just get overwhelmed AFTER

the pedestrian.

• at 50 km/h would have covered, in the range

psicotecnico, 14 meters and 15 meters braking, or 10-

15 meters ahead to stop!

Speeding seemingly modest weigh heavily on the

ability to stop a car (reaction time + braking distance).

A few more miles per hour can make a difference,

because doubling the speed necessary to stop the me-

ters tripled!

From 100 to 150 Km / h the stopping doubles; from 50 to 150 Km / h (three times) the stopping dis-

tance increases by six times.

• 150 km / h: 177 meters. 116

Fisica per la scuola superiore

Moto circolare uniforme ( )

4.17 video

Il moto circolare è uno dei moti semplici studiati dalla fisi-

ca e dalla cinematica, e consiste in un moto di un punto ma-

teriale lungo una circonferenza.

Il moto circolare assume importanza per il fatto che la velo-

cità e l'accelerazione variano in funzione del cambiamento di

direzione del moto, seppur rimanendo invariato il modulo

della velocità. Tale cambiamento si può misurare comoda-

mente usando le misure angolari per cui le equazioni del mo-

to, introdotte con il moto rettilineo, vanno riviste e rielabora-

te con misure angolari. 

Infatti, poiché gli spostamenti cambiano continuamente

s 

s

v

direzione, ed essendo il vettore velocità media an-

t

che il vettore velocità varia continuamente

Anche se i moduli degli spostamenti compiuti in intervalli di tempo uguali sono uguali, la direzione

e il verso degli spostamenti cambiano continuamente. Per conoscere la direzione del vettore spo-

stamento in un dato istante si considerano spostamenti sempre più piccoli lungo la traiettoria circo-

lare.

Si trova così che la direzione del vettore spostamento in un punto (in un dato istante) è uguale alla

direzione della retta tangente alla circonferenza in quel punto.

Anche se i moduli dei vettori velocità istantanea sono u-

guali in ogni punto della traiettoria circolare, i vettori velo-

cità istantanea cambiano continuamente perché cambiano

le loro direzioni, che sono uguali a quelli degli spostamenti.

Pertanto anche la direzione del vettore velocità istantanea

in un punto è tangente alla traiettoria circolare in quel pun-

to, cioè perpendicolare al raggio della traiettoria circolare

che passa per quel punto. 117

Fisica per la scuola superiore

La velocità tangenziale

4.18

Nel moto circolare uniforme il modulo della velocità è costante, pertanto il corpo percorre archi di

circonferenza uguali in tempi uguali.

Periodo

L’intervallo di tempo impiegato dal corpo per compiere un giro completo è chiamato periodo T .

Dettagli
509 pagine
2495 download