Gli alternatori installati nelle centrali elettriche sono costituiti da un rotore, simile a una ruota a cui sono fissati gli elettromagneti, e da uno statore, che consiste in tre bobine fisse nelle quali sono prodotte le correnti indotte (figura 22)....

Nel 2007 un gruppo di scienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha annunciato di essere riuscito a trasmettere a più di due metri di distanza, senza usare cavi di collegamento, abbastanza energia elettrica da accendere una lampadina...

Indichiamo con \( {{ {\vec{{ F}}}}}^{{\left({ie}\right)}} \) la forza elettrica, dovuta all’induzione elettromagnetica, che agisce su una carica di prova q, presente nell’anello conduttore in cui scorre la corrente indotta. Il campo elettrico...

Nel caso statico vi sono due equazioni che descrivono il comportamento del campo elettrico e altre due che regolano i fenomeni magnetici. Nel caso generale, invece, nella seconda e nella quarta equazione compaiono entrambi i campi \( { {\vec{{ E}}}} \)...

Ora ci mettiamo in un punto P fissato e osserviamo come variano \( { {\vec{{ E}}}} \) e \( { {\vec{{ B}}}} \) al passare del tempo. Come è illustrato nella figura 5, che è un grafico spazio-tempo, i due vettori variano continuamente con la stessa...

La lunghezza d’onda delle microonde è compresa tra 10 cm e 1 mm. Le microonde sono utilizzate per le comunicazioni telefoniche a lunga distanza, ma anche per i telefonini cellulari. Il radar emette impulsi di microonde che sono riflessi da aerei,...

A lunghezze d’onda minori di 4 × 10−7 m e fino a circa 10−8 m troviamo la radiazione ultravioletta. I raggi ultravioletti hanno la proprietà di favorire diverse reazioni chimiche, come quelle che producono la melanina, il pigmento che dà il...

Le onde radio sono emesse e ricevute anche dai telefoni cellulari (o telefonini). Ogni apparecchio che emette e riceve onde radio occupa una banda di frequenze. Per esempio, in Italia il primo intervallo di frequenze destinato alla telefonia mobile è...

L’assioma sulla costanza della velocità della luce permette di stabilire in modo operativo e non ambiguo quando due fenomeni sono simultanei o no. Per semplificare le cose, supponiamo che i fenomeni F1 e F2 consistano nell’emissione di luce da...

Utilizziamo ora gli orologi che abbiamo sincronizzato. Un osservatore O2, che si trova su una piattaforma mobile, ha a disposizione un orologio che emette luce. A un certo istante, un brevissimo lampo di luce viene emesso verso uno specchio...

La lunghezza di un segmento misurata nel sistema di riferimento in cui esso è in quiete si chiama lunghezza propria del segmento. Siccome la quantità \( \sqrt{{1}-{v}^{2}{\mathrm{/}}{c}^{2}} \) che compare nella formula (6) è sempre minore di 1, si...

Consideriamo ora un corpo di massa m fermo nel sistema di riferimento S e che assorbe, nello stesso istante, due «pacchetti» di onde elettromagnetiche (per esempio due lampi di luce oppure due fotoni) che giungono da direzioni opposte e che...

La formula (12) che fornisce l’energia totale di un corpo può essere resa simile, in forma, all’espressione (10) che dà l’energia di riposo dello stesso corpo. Per questa ragione è abituale definire la massa relativistica m di un corpo come...

Eseguiamo un esperimento ideale e immaginiamo di trovarci all’interno di un ascensore. Improvvisamente, per un guasto, l’ascensore inizia a cadere liberamente verso il basso e noi cadiamo con esso. Che cosa osserviamo? Tutti i corpi cadono con la...

Secondo Einstein, non c’è alcuna ragione convincente per la quale i sistemi di riferimento inerziali debbano essere «privilegiati» rispetto a tutti gli altri sistemi di riferimento che si possono concepire. Anzi, tutti i sistemi di riferimento...

Un buco nero, come lo definì il fisico americano John Wheeler nel 1968 «è un oggetto la cui forza di gravità è talmente intensa che nulla può sfuggirgli, nemmeno la luce». Per loro natura, quindi, i buchi neri sono invisibili. Ma la loro...

Le curve del grafico tensione-corrente precedente mostrano che il valore di ΔVa, e quindi l’energia cinetica massima degli elettroni, non dipendono dall’irradiamento determinato dalla radiazione ultravioletta incidente sulla piastra. Questo...

Il fisico neozelandese Ernest Rutherford portò a termine nel 1911, con i suoi collaboratori Hans Geiger ed Ernest Marsden, una celebre serie di esperimenti in cui sottopose a verifica sperimentale il modello atomico di Thomson. Per interpretare i...

Nel 1912 il giovane fisico danese Niels Bohr (1885-1962), che stava studiando a Manchester sotto la guida di Rutherford, si rese conto che il modello atomico planetario non poteva essere corretto. Infatti un elettrone descrive un’orbita chiusa...

Secondo il modello di Bohr, un elettrone che percorre un'orbita permessa non irraggia. Tuttavia, poiché un gas attraversato da una corrente elettrica emette luce, come per esempio in un tubo al neon, dobbiamo chiederci come avviene l'emissione dei...

Accanto alla (20), che contiene le indeterminazioni Δx e Δp, vale una seconda forma del principio di indeterminazione: \[ \mathrm{\Delta}{t}\mathrm{\Delta}{E}\simeq\mathrm{\hbar} \] che riguarda l’incertezza sul tempo, Δt, e quella sulla misura...

Per mettere in evidenza le difficoltà concettuali legate all’interpretazione di Copenhagen, nel 1935 il fisico Erwin Schrödinger propose, come esperimento concettuale, la seguente «situazione abbastanza comica», come egli stesso la definì: «un...

Nel laser (acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, cioè «amplificazione della luce mediante l’emissione stimolata di radiazione») il meccanismo dell’emissione stimolata è utilizzato per ottenere un intenso fascio di...

Le lacune si spostano nel reticolo e, quando è applicato un campo elettrico, contribuiscono al processo di conduzione come se fossero, esse stesse, cariche positive in moto. Il moto della lacuna è, in realtà, un complesso fenomeno dovuto agli atomi...

Ogni nucleo è caratterizzato da: numero atomico (Z) uguale al numero di protoni nel nucleo; numero di neutroni (N) contenuti nel nucleo; numero di massa (A) uguale al numero totale di protoni e neutroni nel nucleo: \[A = Z + N\] Per esempio,...

Anche i protoni e i neutroni legati in un nucleo hanno, come tutte le particelle subatomiche, natura ondulatoria. Di conseguenza, come accade agli atomi, i nuclei possono trovarsi soltanto in un insieme definito di stati, ciascuno dotato di uno...

Abbiamo visto che un nucleo di radon-222 emette una particella alfa e decade in un nucleo di polonio-218. A sua volta, il polonio-218 emette una particella alfa e si trasforma in un altro elemento radioattivo, il piombo-214, il quale subisce un altro...

Nella terapia dei tumori, le particelle emesse da una sorgente di isotopi radioattivi, oppure da un acceleratore di particelle, sono impiegate per distruggere le cellule maligne. Per combattere i tumori profondi, negli anni Cinquanta si sono...

Se non è controllata, la reazione a catena libera un’enorme quantità di energia e può produrre una violenta esplosione, come accade nelle bombe atomiche, che impiegano neutroni veloci. Invece, nei reattori nucleari la reazione di fissione...

Come in tutti i capitoli della fisica, le equazioni di Newton permettono di calcolare analiticamente (cioè con una formula) soltanto i moti di sistemi molto semplici, quali le molle che oscillano e i corpi che scendono lungo un piano inclinato....

Qual è la differenza tra un fotone reale e un fotone virtuale? Una lampadina emette un fotone reale che, trasportando energia e quantità di moto, può propagarsi fino a grandi distanze dal punto di emissione. Secondo le leggi della fisica classica,...

Se scaldiamo un pezzo di metallo, possiamo osservare che: verso i 1300 K si colora di rosso; diviene giallo attorno ai 1600 K; arriva a essere bianco oltre i 1800 K. Da ciò possiamo capire che i corpi caldi emettono luce visibile e che il tipo...

Vediamo di capire, con un esempio numerico, perché è vero il teorema di Carnot. Prendiamo quindi in esame due macchine termiche: una macchina reversibile R, che in ogni ciclo assorbe 80 J di energia a T = T2 e cede 60 J di energia a T = T1, con...

Un astenone virtuale ha una vita non più lunga di 6 × 10-27 secondi. In questo tempo la sua possibilità di interagire si estende fino a un raggio di azione = c Δt = 3 × 1010cm/s × 6 × 10-27 s = 2 × 10-16 cm dal momento che un astenone...

Nel paragrafo 6 abbiamo visto che la forza elettromagnetica e quella debole presentano una forma di simmetria, in quanto hanno accoppiamenti quasi uguali. Eppure esiste una differenza enorme tra la massa del fotone, che è nulla, e quelle degli...

L’unificazione delle forze forte ed elettrodebole è possibile perché l’accoppiamento elettrodebole αed aumenta con l’energia scambiata E, mentre αf diminuisce al crescere di E. Nel quadro del Modello Standard, gli andamenti dei due...

Mettiamo un corpo opaco, come una moneta, di fronte a una sorgente luminosa e osserviamo l’ombra che si disegna sullo schermo. Se la sorgente è puntiforme, sullo schermo si forma un’ombra netta, che corrisponde alla forma circolare della...

La grandezza che descrive con quanta energia un fascio luminoso investe un oggetto si chiama irradiamento e viene indicata con il simbolo Ee. Consideriamo una superficie di area A, perpendicolare a un fascio di raggi luminosi che, nel tempo ∆t, la...

Gli specchi sferici, che sono ricavati da una porzione di una sfera (calotta sferica), hanno un fuoco ben definito solo se sono di piccola apertura, cioè se è piccolo l’angolo al centro formato dagli estremi dello specchio (figura 6). In uno...

Gli specchi sferici convessi hanno il centro e il fuoco dalla parte opposta a quella da cui provengono i raggi di luce. Perciò l’immagine che si ottiene è sempre virtuale e rimpicciolita. Così gli specchi sferici convessi sono spesso usati...

Chiamiamo ingrandimento lineare G il rapporto tra la lunghezza \( \overline{{A}'{B}'} \) dell’immagine e la lunghezza \( \overline{AB} \) dell’oggetto: \[G=\frac{\overline{{A}'{B}'}}{\overline{AB}}.\] Con considerazioni geometriche si dimostra...

Due leggi sperimentali descrivono le proprietà della rifrazione quando un raggio passa da un mezzo trasparente con indice di rifrazione n1 a un secondo mezzo trasparente con indice di rifrazione n2. Prima legge: il raggio incidente, il raggio...

L’utilizzo più avanzato e probabilmente più comune della riflessione totale si ha nella costruzione delle fibre ottiche, fili sottili trasparenti di diametro anche inferiore a 1 mm, in cui la luce si propaga da un estremo all’altro grazie a un...

In una lente divergente (figura 2) i raggi paralleli all’asse ottico divergono, in modo che i loro prolungamenti passino per il fuoco. L’immagine è sempre virtuale, diritta e rimpicciolita.

Il cannocchiale astronomico serve per osservare oggetti che si trovano molto lontani. Per le proprietà delle lenti convergenti, l’immagine A1B1 di un oggetto molto lontano (che nella figura 7 non si vede) è reale, capovolta e rimpicciolita e si...

Nell’aprile del 1990 è stato lanciato in orbita intorno alla Terra, a un’altezza di 575 km, il primo telescopio riflettore spaziale, chiamato Hubble in onore dell’astronomo americano Edwin Hubble. Esso è dotato di uno specchio parabolico...

In cold winter months, lakes and rivers freeze over forming ice. How do aquatic animals survive in frozen lakes and ponds? All liquids have a boiling point and a freezing point. Water boils at 100 degree Celsius (100 °C) and freezes at 0 °C. When...

Of all the animals on Earth and in the oceans, sharks have the most acutely developed electroreception abilities. This sensory perception enables them to detect and interpret the electric field that is emitted by animals as well as by the Earth itself....

Se conosciamo la posizione della motocicletta e la velocità a cui ha viaggiato, come possiamo determinare l’istante t, che ci dice quanto tempo è passato dalla partenza? La posizione della motocicletta è data dalla formula s = vt. Dividendo...