D.G. Giancoli - Fisica - é um libro che parla della parti della cinematica PDF

Preview

Summary

é um libro che parla della parti della cinematica...

Description

D.C. GIANCOLI

FISICA PRINCIPI E APPLICAZIONI TERZA EDIZIONE ITALIANA CONDOTTA SULLA SETTIMA INGLESE

Curatori dell’Edizione italiana

MARCO CUFFIANI

BARBARA PECORI

Università di Bologna

Università di Bologna

CASA EDITRICE AMBROSIANA

VII

ISBN 978-88-08-88000-0

Indice generale XIX XXI XXVII XXVIII 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6

Prefazione all’edizione italiana Prefazione Note sull’uso dei colori Fonti delle illustrazioni

2

2-7 2-8

Descrizione del moto: cinematica in una dimensione 24 Sistemi di riferimento e spostamento Velocità media Velocità istantanea Accelerazione Moto con accelerazione costante Risolvere i problemi ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Oggetti in caduta libera Analisi grafica del moto lineare

25 26 29 29 32 35 35 38 45

Problemi Problemi generali Cerca e impara

49 53 55

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

Introduzione, misurazione,

1 stime 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8

19 19

Problemi generali Cerca e impara

→

22 23

19 20

3 3-1 3-2 3-3 3-4

3-5 3-6

3-7 3-8 →

a

v →

48

g

1

La natura della scienza 2 La fisica e il suo rapporto con altre discipline 4 Modelli, teorie e leggi 5 Misure e incertezza. Cifre significative 6 Unità di misura, campioni e il Sistema Internazionale 9 Conversione delle unità di misura 12 Ordine di grandezza: una stima rapida 14 Dimensioni e analisi dimensionale 17

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate Problemi

47 47

Cinematica in due dimensioni: i vettori 57 Vettori e scalari Somma di vettori: metodo grafico Sottrazione di vettori e moltiplicazione di un vettore per uno scalare Somma dei vettori tramite le componenti ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Sommare vettori Moto di un proiettile Risolvere i problemi sul moto dei proiettili ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Moto di un proiettile Il moto del proiettile è parabolico Velocità relativa

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

79 79 80

Problemi Problemi generali Cerca e impara

58 58 61 61 66 67 70 71 76 76 81 85 87

Indice generale

VIII

ISBN 978-88-08-88000-0

5-3

→

F RG

5-4 5-5

Legge della gravitazione universale di Newton Gravità vicino alla superficie terrestre Satelliti artificiali e “assenza di peso”

5-6 5-7

Pianeti, leggi di Keplero e sintesi di Newton 144 La Luna sorge ogni giorno un’ora dopo 149

5-8

Tipi di forze in natura

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

→

FGR

151 151

136 139 140

150 Problemi Problemi generali Cerca e impara

153 157 158

152

Dinamica: leggi del moto

4 di Newton 4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 4-6 4-7

4-8

Forza

89

Forza 90 Prima legge del moto di Newton 90 Massa 92 Seconda legge del moto di Newton 92 Terza legge del moto di Newton 95 Peso: la forza di gravità e la forza normale 99 Risolvere i problemi con le leggi di Newton: diagrammi delle forze 102 ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Leggi di Newton; diagrammi delle forze 104 Applicazioni che coinvolgono l’attrito; piani inclinati 110

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

117 117

Problemi Problemi generali Cerca e impara

120 125 128

118

6 Lavoro ed energia Lavoro compiuto da una forza costante

161

*6-2

➥ Guida alla risoluzione dei problemi Lavoro Lavoro compiuto da una forza variabile

163 165

Energia cinetica e teorema dell’energia cinetica Energia potenziale Forze conservative e non conservative

165 169 173

6-4 6-5 6-6 6-7 6-8 6-9

Moto circolare -

5 gravitazione

Cinematica del moto circolare uniforme Dinamica del moto circolare uniforme ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Moto circolare uniforme

129 130 133 136

160

6-1

6-3

5-1 5-2

Spostamento

Energia meccanica e sua conservazione Conservazione dell’energia meccanica nella risoluzione dei problemi Altre forme di energia. Trasformazioni e legge di conservazione dell’energia Conservazione dell’energia in presenza di forze dissipative: risoluzione dei problemi ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Conservazione dell’energia

6-10 Potenza Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate Problemi

174 175 181 182 183 185

188 188 189 190

Problemi generali Cerca e impara

195 197

Indice generale

ISBN 978-88-08-88000-0

IX

m2→υ ′2(dopo)

m1υ1→ (prima)

m1→υ ′1(dopo)

7 Quantità di moto 7-1 7-2 7-3 7-4 7-5 7-6

7-7 *7-8

La quantità di moto e la sua relazione con la forza Conservazione della quantità di moto Urti e impulso Conservazione dell’energia e della quantità di moto negli urti Urti elastici in una dimensione Urti anelastici ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Conservazione della quantità di moto e urti Centro di massa (CM) CM per il corpo umano

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

217 217

Problemi Problemi generali Cerca e impara

198 199 201 205

9 Corpi in equilibrio

207 208 210

9-1 9-2

212 213 215

9-3 9-4

219 223 225

Le condizioni per l’equilibrio Come risolvere i problemi di statica ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Statica Applicazioni a muscoli e giunture Stabilità ed equilibrio

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

270 270

Problemi Problemi generali Cerca e impara

257 258 261 261 266 269 272 277 279

271

218

10 I fluidi

281

10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8

8 Moto rotatorio 8-1 8-2 8-3 8-4

8-5

227

Grandezze angolari Momento torcente Dinamica rotazionale. Momento torcente e inerzia rotazionale Energia cinetica rotazionale ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Moto rotatorio Il momento angolare e la sua conservazione

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

246 247 248

Problemi Problemi generali Cerca e impara

228 233 236 238 239 242 249 254 256

Le fasi della materia 282 Densità e densità relativa 282 Pressione nei fluidi 283 Pressione atmosferica e pressione relativa 285 Il principio di Pascal 287 Misure di pressione: manometri e barometri 288 Galleggiamento e principio di Archimede 290 Fluidi in movimento: portata ed equazione di continuità 295 10-9 L’equazione di Bernoulli 297 10-10 Applicazioni del principio di Bernoulli: teorema di Torricelli, aeroplani, palle da baseball e TIA 299 *10-11 Viscosità 302 *10-12 Flusso nei tubi: equazione di Poiseuille, flusso sanguigno 303 *10-13 Tensione superficiale e capillarità 304 *10-14 Le pompe e il cuore 306 Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

308 308 309

Problemi Problemi generali Cerca e impara

310 314 316

X

Indice generale

ISBN 978-88-08-88000-0

13

11 Vibrazioni e onde 11-1 Moto armonico - Oscillazioni della molla 11-2 Energia dell’oscillatore armonico 11-3 Periodo e natura sinusoidale del moto armonico 11-4 Il pendolo semplice 11-5 Moto armonico smorzato 11-6 Moto ondulatorio 11-7 Tipi di onde e loro velocità: trasversali e longitudinali 11-8 Energia trasportata dalle onde 11-9 Riflessione e interferenza delle onde 11-10 Interferenza; principio di sovrapposizione 11-11 Onde stazionarie; risonanza *11-12 Rifrazione *11-13 Diffrazione *11-14 Rappresentazione matematica del moto delle onde Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

348 349

Problemi Problemi generali Cerca e impara

319 322 325 329 331 331

391

13-1 Teoria atomica della materia 13-2 Temperatura e termometri 13-3 Equilibrio termico e principio zero della termodinamica 13-4 Dilatazione termica 13-5 Leggi dei gas e temperatura assoluta 13-6 La legge dei gas perfetti (o gas ideali) 13-7 Guida alla risoluzione dei problemi con la legge dei gas perfetti 13-8 La legge dei gas perfetti a livello molecolare: il numero di Avogadro 13-9 Teoria cinetica e interpretazione molecolare della temperatura *13-10 Diffusione Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

414 415

Problemi Problemi generali Cerca e impara

391 394 396 396 401 402 404 406 407 412 416 419 420

415

334 337 339 341 342 345 346 347 351 354 356

350

14 Calore

12 Il suono

421

357

12-1 Caratteristiche del suono 12-2 Intensità del suono: il decibel *12-3 L’orecchio e la sua risposta; la “sensazione sonora” 12-4 Sorgenti sonore: corde vibranti e colonne d’aria 12-5 Interferenza di onde sonore; battimenti 12-6 Effetto Doppler *12-7 Applicazioni: sonar, ultrasuoni e ricostruzione di immagini in medicina Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

318

Temperatura e teoria cinetica

383 383 384

Problemi Problemi generali Cerca e impara

358 360 365 366 372 375 380 385 388 390

14-1 14-2 14-3 14-4 14-5 14-6

Il calore come trasferimento di energia Energia interna Calore specifico Calorimetria: come risolvere i problemi Calore latente Trasmissione del calore: conduzione ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Calorimetria 14-7 Trasmissione del calore: convezione 14-8 Irraggiamento Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

442 442 443

Problemi Problemi generali Cerca e impara

422 423 424 426 429 433 433 436 437 444 446 448

Indice generale

ISBN 978-88-08-88000-0

15

I principi della termodinamica

15-1 Il primo principio della termodinamica 15-2 Le trasformazioni termodinamiche e il primo principio *15-3 Il metabolismo umano e il primo principio 15-4 Il secondo principio della termodinamica: introduzione 15-5 Le macchine termiche 15-6 Frigoriferi, condizionatori d’aria e pompe di calore 15-7 L’entropia e il secondo principio della termodinamica 15-8 Dall’ordine al disordine 15-9 Energia non disponibile; morte termica *15-10 L’interpretazione statistica dell’entropia e il secondo principio ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Termodinamica Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

475 475

Problemi Problemi generali Cerca e impara

449 450 452 456 457 458

16-8 Linee di campo elettrico ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Elettrostatica: forze e campi elettrici 16-9 Campo elettrico e conduttori *16-10 Forze elettriche in biologia molecolare: struttura e duplicazione del DNA *16-11 Legge di Gauss Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

509 509

Problemi Problemi generali Cerca e impara

499 499 501 503 505 512 514 516

510

464 467 469 471 472 474 477 480 481

476

17 Potenziale elettrico

16

XI

Carica elettrica e campo elettrico

16-1 Elettricità statica, carica elettrica e legge di conservazione 16-2 Cariche elettriche nell’atomo 16-3 Isolanti e conduttori 16-4 Carica indotta ed elettroscopio 16-5 Legge di Coulomb 16-6 Guida alla risoluzione di problemi che coinvolgono legge di Coulomb e vettori 16-7 Il campo elettrico

483 484 485 485 486 487 491 494

17-1 Energia potenziale elettrica e differenza di potenziale 17-2 Relazione tra potenziale elettrico e campo elettrico 17-3 Linee e superfici equipotenziali 17-4 Un’unità di misura dell’energia: l’elettronvolt 17-5 Potenziale elettrico generato da cariche puntiformi *17-6 Potenziale del dipolo elettrico e momento di dipolo 17-7 La capacità 17-8 Materiali dielettrici 17-9 Come immagazzinare energia elettrica *17-10 L’elettrocardiogramma (ECG) Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

536 537 537

Problemi Problemi generali Cerca e impara

517 518 521 522 523 524 527 528 531 533 535 538 541 543

XII

Indice generale

ISBN 978-88-08-88000-0

Magnetismo 20 20-1 Magneti e campi magnetici

18 La corrente elettrica 18-1 18-2 18-3 18-4 18-5 18-6 18-7 *18-8 *18-9

La pila elettrica La corrente elettrica La legge di Ohm: resistenza e resistori Resistività Potenza elettrica Potenza negli impianti domestici Corrente alternata Aspetti microscopici della corrente elettrica Conduzione elettrica nel sistema nervoso umano

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

19

545

567 567

Problemi Problemi generali Cerca e impara

565 569 572 574

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

630 630

Problemi Problemi generali Cerca e impara

609 612 613 616 619 620 622 624 625 627 628 632 636 639

631

568

Circuiti in corrente continua

575

19-1 Tensione tra i terminali e f.e.m. 19-2 Resistori in serie e in parallelo 19-3 Leggi di Kirchhoff ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Leggi di Kirchhoff 19-4 Circuiti con condensatori in serie e in parallelo 19-5 Circuiti RC: resistore e condensatore in serie 19-6 Rischi legati all’elettricità Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

546 548 550 553 556 559 561 563

20-2 Campi magnetici prodotti da correnti elettriche 20-3 Forza esercitata da un campo magnetico  su una corrente e definizione di B 20-4 Forza su cariche in moto in un campo magnetico ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Campi magnetici 20-5 Campo magnetico generato da un filo rettilineo molto lungo 20-6 Forza tra due conduttori paralleli percorsi da corrente 20-7 Solenoidi ed elettromagneti 20-8 Legge di Ampère 20-9 Momento della forza agente su una spira e momento di dipolo magnetico *20-10 Spettrometro di massa

609

597 597 598

Problemi Problemi generali Cerca e impara

576 577 583 585 587 589 593 600 604 608

21

Induzione elettromagnetica e legge di Faraday 641

21-1 Forza elettromotrice indotta 21-2 Legge di Faraday sull’induzione e legge di Lenz

642 643

Indice generale

ISBN 978-88-08-88000-0

21-3 21-4 21-5 21-6 21-7

➥ Guida alla risoluzione dei problemi Legge di Lenz Forza elettromotrice indotta in un conduttore mobile Campo elettrico prodotto da un campo magnetico variabile Generatori elettrici Trasformatori e linee di trasmissione Memorizzazione delle informazioni: magneti e semiconduttori; cassette, dischi rigidi, RAM

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

659 660

647 648 650 650 653 656

Problemi Problemi generali Cerca e impara

22-1 Campi magnetici generati da campi elettrici variabili ed equazioni di Maxwell 22-2 Le onde elettromagnetiche 22-3 Interpretazione della luce come onda elettromagnetica e spettro elettromagnetico 22-4 Misura sperimentale della velocità della luce 22-5 Energia trasportata dalle onde elettromagnetiche 678 678

Problemi Problemi generali Cerca e impara

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

666

24 della luce

667 669 671 675 675 679 680 681

678

Propagazione della luce: ottica geometrica

682

23-1 Modello a raggi per la propagazione della luce

683

23

Riflessione e specchi piani 683 Indice di rifrazione 688 Rifrazione e legge di Snell 688 Riflessione totale e sua applicazione alle fibre ottiche 691 23-6 Lenti sottili e diagrammi a raggi 694 23-7 Equazione delle lenti sottili e ingrandimento 698 ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Lenti sottili 700 *23-8 Equazione del costruttore di lenti 703 704 704

Problemi Problemi generali Cerca e impara

706 709 710

705

La natura ondulatoria

22 Le onde elettromagnetiche

Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

23-2 23-3 23-4 23-5

662 664 665

660

XIII

711

24-1 Onde e particelle, principio di Huygens e diffrazione *24-2 Il principio di Huygens e la legge della rifrazione 24-3 Interferenza ed esperimento delle due fenditure di Young 24-4 Spettro della luce visibile e dispersione 24-5 Diffrazione attraverso una singola fenditura o attorno a un disco 24-6 Reticoli di diffrazione 24-7 Spettrometri e spettroscopia 24-8 Interferenza da film sottili ➥ Guida alla risoluzione dei problemi Interferenza 24-9 Polarizzazione Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

740 741 741

Problemi Problemi generali Cerca e impara

712 713 715 719 721 725 728 730 734 734 743 746 748

XIV

Indice generale

ISBN 978-88-08-88000-0

25-5 25-6 25-7 25-8

Microscopio composto Aberrazione delle lenti Limiti di risoluzione: aperture circolari Risoluzione dei telescopi e dei microscopi: il limite della lunghezza d’onda 25-9 Risoluzione dell’occhio umano e ingrandimento utile 25-10 Raggi X e diffrazione da raggi X Sommario Quesiti Quesiti per superare concezioni errate

25 Strumenti ottici 25-1 25-2 25-3 25-4

Macchine fotografiche a pellicola e digitali Occhio umano e lenti correttive Lente di ingrandimento I telescopi

749 749 756 760 762

765 767 768 771 773 774

776 776

Problemi

778

Problemi generali

781

777

Cerca e impara

783

Appendice

784

Richiami di matematica

784

Risposte ai problemi

799

Indice analitico

810

XV

ISBN 978-88-08-88000-0

Principali applicazioni in Biologia e Medicina Capitolo 4

Come camminiamo

96

Capitolo 5

Assenza di peso

143

Capitolo 6 Tapis roulant

195

Capitolo 7 Corpo umano, centro di massa Impulso, per non rompersi una gamba

215 221

Capitolo 8 Uccello rapace Momento torcente con i muscoli

229 233, 251

Capitolo 9 Apparecchio dentale Forze nei muscoli e nei legamenti Stabilità del corpo umano

258 267, 276 269-270

Capitolo 10 Pressione in una cellula 286 Flusso sanguigno 296, 301, 304 Mancanza di sangue al cervello, TIA 301 Tane sotterranee, circolazione dell’aria 302 Flusso sanguigno e malattie cardiache 304 Camminare sull’acqua (insetti) 305 Il cuore come una pompa 306 Pressione sanguigna 307 Trasfusione 314

Capitolo 11

Ragnatela Ecolocalizzazione negli anima...