Guardando le linee di un campo elettrico, si colgono a colpo d’occhio alcune importanti informazioni. Esaminiamo il campo creato nello spazio da una carica positiva e quello di una carica negativa (figure 7 e 8). In entrambi i casi le linee sono...

Mettendo la carica di prova q in un altro punto B dello spazio possiamo conoscere la corrispondente energia potenziale UB e, quindi, il potenziale elettrico VB nel punto B: \[ {V}_{B}=\frac{{U}_{B}}{q}. \] Calcoliamo ora la differenza di potenziale...

Per la formula (30) del paragrafo precedente, si ha \[ {{ {\vec{{ E}}}}}_{i} \cdot{\Delta}{{ {\vec{{ l}}}}}_{i}=-{\Delta}{V}_{i}\,, \] dove ΔVi è la differenza di potenziale tra i punti estremi del segmento orientato rappresentato da \(...

Il potenziale elettrico ha lo stesso valore in tutti i punti all’interno e sulla superficie di un conduttore carico in equilibrio elettrostatico. Per dimostrarlo, scegliamo due punti A e B del conduttore. Nella figura 4 uno di essi è sulla...

Supponiamo di avere un condensatore piano con armature di area S. La distanza d tra di esse è piccola rispetto alle loro dimensioni. Tra le armature, che portano le cariche Q e −Q, è posto un materiale isolante con costante dielettrica ε. Per la...

Una pila stilo, collegata a una lampadina, almeno per un po’ di tempo fornisce una corrente continua. Una corrente si dice continua quando la sua intensità non cambia nel tempo. Molto spesso, su alimentatori o altri dispositivi con indicazioni in...

Le tre lampadine della figura 7 sono collegate in serie, cioè una di seguito all’altra. Lo schema circuitale a lato mette in evidenza che in ogni lampadina passa la stessa corrente.  Più conduttori sono collegati in serie se sono posti in...

Nelle applicazioni, è spesso utile risolvere un circuito di cui sono note le caratteristiche dei generatori e dei resistori presenti. Risolvere un circuito significa determinare il valore e il verso di tutte le...

I consumi di energia elettrica sono di solito espressi non in joule, ma in kilowattora (kWh), che è un’unità di misura di energia (e non di potenza). Un kilowattora è l’energia assorbita in un’ora da un dispositivo che dissipa la potenza di...

Si può fornire energia agli elettroni scaldando il metallo in cui si trovano. L’aumento di temperatura provoca un aumento dell’energia cinetica media degli elettroni. Così, alcuni di essi acquistano un’energia maggiore del lavoro di estrazione...

Il fatto che un ago magnetico, libero di muoversi, ruota fino a disporsi nella direzione Sud-Nord dimostra che esso è soggetto a un campo magnetico. In effetti, la Terra è un enorme magnete, che esercita i suoi effetti su tutti gli altri magneti...

Dimostriamo il teorema di Gauss per il magnetismo nel caso particolare del campo magnetico generato da un filo rettilineo infinito. Consideriamo una superficie gaussiana cilindrica, con l’asse sovrapposto al filo percorso da corrente. Le linee...

Dimostriamo ora la formula (1) nel caso particolare della sbarretta che si muove a contatto con un filo fermo, sagomato a forma di U. Per questo sistema fisico calcoleremo i due membri della formula (1) e verificheremo che sono uguali. Calcolo della...

Il segnale televisivo trasporta le informazioni sull’immagine da riprodurre secondo uno schema progressivo. A partire da un certo istante: il segnale contiene le istruzioni su come «disegnare» la prima riga dello schermo, fatta di puntini...

Proviamo ora ad applicare la definizione precedente a un esempio specifico, inventato dallo stesso Einstein: consideriamo un treno che si muove a grande velocità rispetto a un osservatore O1 che si trova a terra, lungo i binari. Un secondo osservatore...

Visto che il denominatore che compare nella formula (2) è un numero minore o, al massimo, uguale a uno, l’intervallo di tempo \( {\Delta}{{t}}' \) è sempre maggiore o uguale di Δt. Questo effetto prende il nome tradizionale di dilatazione dei...

L’equazione che abbiamo appena dimostrato permette di affermare che la massa è una forma di energia, in quanto essa scompare (secondo una precisa relazione) quando compare energia e viceversa. Tutte le trasformazioni di massa in energia e di...

L’espressione (14) permette di introdurre la quantità di moto relativistica \( {\vec{{p}}}_{{r}} \) in modo analogo a quella classica. Definiamo quindi la quantità di moto relativistica di un corpo che ha massa di riposo m0 e velocità \( \vec{{v}}...

Esiste un fenomeno complementare a quello descritto: se l’astronave, lontana da ogni corpo celeste, inizia ad accelerare sotto la spinta dei suoi motori, tutti i corpi presenti al suo interno (che, per il principio di inerzia, tendono a conservare il...

Il principio di equivalenza e il principio di relatività generale furono i punti di partenza della teoria della gravitazione di Einstein. Ma lo stesso Einstein raccontò che, per passare dalle intuizioni iniziali a una visione coerente della nuova...

Invece, Rutherford fu molto sorpreso nello scoprire che alcune particelle alfa (circa 1 su 8000) tornavano addirittura indietro, cioè erano riflesse dalla lamina (figura 7). Come egli scrisse più tardi, «era quasi altrettanto incredibile che vederci...

Un elettrone che si muove in un atomo risente, per prima cosa, della forza di attrazione coulombiana da parte del nucleo positivo. Oltre a ciò, però, avverte anche le interazioni repulsive degli altri elettroni presenti. Dal momento che tutti gli...

La notazione della formula (2) permette di rappresentare sinteticamente le reazioni nucleari. Nelle reazioni nucleari i nuclei reagenti si scambiano protoni e neutroni per formare altri nuclei (prodotti della reazione). Per esempio, la trasformazione...

Una delle applicazioni più innovative ed efficaci del decadimento radioattivo in campo medico è conosciuta come tomografia a emissione di positoni (PET). La tomografia a emissione di positoni usa farmaci radioattivi per visualizzare il metabolismo...

Oltre all’uranio-235, le barre di uranio contengono grandi quantità di uranio-238, che non è fissile ma che assorbe neutroni lenti. Assorbendo uno di questi neutroni, un nucleo di uranio-238 si trasforma in uranio-239 ed emette un fotone γ secondo...

I sistemi termodinamici presi in considerazione in questo corso di fisica sono «uniformi»: la composizione chimica non cambia con il tempo e il loro stato è descritto da quantità macroscopiche (temperatura, pressione ecc.) che hanno dappertutto lo...

I quark e gli antiquark agiscono tra di loro scambiandosi altre particelle virtuali chiamate gluoni. Il fotone è la particella-forza che fa da mediatore della forza elettromagnetica e i gluoni sono i mediatori della cosiddetta forza forte, chiamata...

Il rapporto \( \frac{e}{m}\) tra il valore e della carica elementare e la massa m dell’elettrone prende il nome di carica specifica dell’elettrone. Questa grandezza fu misurata per la prima volta nel 1897 da Joseph John Thomson per i «raggi...

Non è possibile  rivelare direttamente il campo scalare, ma si può osservare la produzione di particelle di Higgs nelle collisioni a energia sufficientemente elevata. Per questo al Large Hadron Collider del CERN la ricerca del bosone di Higgs è uno...

L’energia di unificazione elettroforte dipende dall’eventuale esistenza di «superparticelle» che non fanno parte del Modello Standard. Queste superparticelle hanno masse maggiori di quella del quark-t (173 GeV) e quindi non sono ancora state...

Nel Sistema Internazionale di Unità la velocità della luce nel vuoto, indicata con c, ha un valore fissato, pari a \[ {c}={2},{9}{9}{7}{9}{2}{4}{5}{8}\times{\mathrm{10}}^{8}\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}. \] Come abbiamo visto nel capitolo «Le...

In molti problemi pratici ciò che interessa è la sensazione che il nostro occhio prova quando è in presenza di una sorgente luminosa o di un corpo illuminato. Da questo punto di vista fisiologico, la conoscenza dell’energia emessa da una sorgente...

La luce bianca che incide su un prisma triangolare mette in evidenza il fenomeno della dispersione della luce, studiato da Isaac Newton nella seconda metà del Seicento. Un fascio di luce bianca, dopo che ha attraversato un prisma, si suddivide...

Il cannocchiale non ingrandisce gli oggetti, come fa il microscopio. Per esempio, l’immagine della Luna vista nel cannocchiale è molto più piccola della Luna stessa (figura 9). Però il cannocchiale crea un’immagine che è molto più vicina al...

Ripassa e mettiti alla prova con gli esercizi interattivi ZTE: per ogni argomento del libro trovi una batteria di esercizi con feedback, che ti aiutano a capire dove hai sbagliato.

Speeding is always an essential part of evidence before the court in a DUI (Driving Under the Influ­ence) case. Police departments currently use four primary speed measurement devices: Each method has its own advantages and disadvantages. Speedometer...

Questa operazione si esegue sommando al primo vettore (\( { {\vec{{ a}}}} \)) l’opposto del secondo (\(-{ {\vec{{ b}}}}  \)). Dati \( { {\vec{{ a}}}} \) e \( { {\vec{{ b}}}} \), vogliamo ottenere il vettore differenza: \[\vec c = \vec a -...

Consideriamo un motociclista che si muove, come nella figura a destra, di moto circolare uniforme su una pista di raggio r; chiamiamo T il periodo del suo moto. In questo caso, il valore segnato dal tachimetro della motocicletta (cioè il modulo v del...

Se a un corpo rigido sono applicate più forze (\({\vec F_1}\), \({\vec F_2}\), \({\vec F_3}\)  …) il momento totale rispetto a uno stesso punto O si ottiene sommando i momenti delle singole forze: \[{\vec M_{tot}} = {\vec M_1} + {\vec M_2} +...

Si chiama gittata la distanza che separa il punto di partenza di un corpo lanciato in direzione obliqua dal punto in cui esso torna al suolo. Nella figura 7 sono disegnate diverse traiettorie per oggetti lanciati con velocità che hanno lo stesso...

Abbiamo visto che la definizione di joule è: 1 J = (1 N) × (1 m); inoltre, la formula (5) del capitolo «I princìpi della dinamica» dice che il newton dipende dalle unità di misura fondamentali del sistema SI attraverso la relazione \[...

L’energia cinetica è solo il primo tipo di energia che incontriamo nello studio della fisica. In generale l’energia è la capacità di un sistema fisico di compiere lavoro. Nello specifico, l’energia cinetica misura la capacità di un oggetto...

Quando vai in bicicletta il tuo corpo e la bicicletta stessa possiedono una certa energia cinetica. Se freni fino a fermarti, tutta l’energia cinetica si riduce a zero ma, al contrario di ciò che accade nell’esempio del saltatore, non c’è...

Perché con un colpo di karate si riesce a spezzare una pila di mattoni? Perché si esercita una grande forza in un tempo molto piccolo. Infatti, la mano del karateka acquisisce una grande quantità di moto, che subito dopo l’urto diventa zero. Come...

Mettiamo un gas in un thermos, che è un ottimo isolante termico, in modo che il calore non possa entrare o uscire. Se diminuiamo lentamente la pressione esterna, togliendo poco alla volta la sabbia che è sul pistone, il gas si espande (figura 22)....

Le forze che legano gli atomi a formare le molecole sono di natura elettrica. Queste stesse forze si sentono (seppure più debolmente) anche al di fuori delle molecole. In questo modo ogni molecola può interagire con altre molecole vicine. In...

L’energia cinetica media di traslazione dei «grani» che costituiscono un oggetto è sempre direttamente proporzionale alla temperatura assoluta di tale oggetto. Quindi tutta la materia è caratterizzata da un moto continuo che non riguarda soltanto...

Consideriamo una qualunque trasformazione ciclica reversibile che passa per i due stati A e B, per esempio quella della figura 2. Per l’uguaglianza di Clausius, vale la relazione \[...

Diciamo che il microstato in cui tutte le particelle sono dalla stessa parte della scatola è più ordinato di tutti gli altri. La ragione è che in tale microstato abbiamo la minima indeterminazione sulla posizione delle particelle. Per esempio, se la...

La forza elettrica tra due cariche ha la stessa forma matematica della forza gravitazionale di Newton tra due masse: \[ {F}_{N}={G}\frac{{m}_{1}{m}_{2}}{{r}_{2}}. \] Le due forze sono simili perché: agiscono a distanza (e...