L’altezza di un suono si riferisce al suo essere acuto o grave e dipende dalla sua frequenza. Un suono è tanto più acuto quanto più la sua frequenza è elevata, mentre è tanto più grave quanto più la sua frequenza è bassa. In una chitarra...

L’energia trasportata dall’onda è fornita dalla sorgente. Esiste quindi una precisa relazione fra intensità I dell’onda, area A del fronte d’onda e potenza P della sorgente: \[ {I}=\frac{P}{A} \] Nel caso di un’onda sferica che si propaga...

Consideriamo due onde sonore p 1 e p 2 che si sovrappongono in un punto Q fissato. Per semplicità supponiamo che abbiano la stessa ampiezza p e la stessa frequenza e quindi la stessa intensità I proporzionale all’ampiezza: I = ap2 con a costante...

La diffrazione è un effetto della sovrapposizione di più onde. Per capire come ciò avvenga, facciamo uso di una costruzione geometrica, dovuta a Christiaan Huygens (1629-1695) e quindi nota come principio di Huygens: ogni punto di un fronte...

La sirena di un camion dei pompieri emette un suono di frequenza f s (sorgente) che si propaga in tutte le direzioni con la velocità v del suono nel mezzo. Per semplicità, tracciamo i fronti d’onda che corrispondono a zone di compressione...

Negli strumenti a corda, come la chitarra, il violino e il pianoforte, il generatore di oscillazioni è costituito da una corda tesa fra due estremi. Come abbiamo visto nel paragrafo 10 del capitolo precedente, una corda può oscillare con uno dei suoi...

Nelle esperienze quotidiane non è di fatto possibile rilevare il ritardo tra l’istante in cui la luce viene emessa e l’istante in cui giunge all’osservatore. Questo porta erroneamente a ritenere che la luce viaggi a velocità infinita. Si deve...

Consideriamo un raggio di luce che incide su una superficie riflettente.  Legge della riflessione. Quando un raggio luminoso incide su una superficie riflettente il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie riflettente nel...

Nella vita quotidiana si possono osservare vari fenomeni legati alla rifrazione della luce. Oggetti immersi spezzati Un oggetto parzialmente immerso in acqua appare spezzato a livello della superficie.  I raggi provenienti dalla parte immersa...

Il funzionamento di vari dispositivi ottici si basa sulla riflessione totale. Prismi I prismi di vetro con angoli 90°-45°-45° sono utilizzati in vari dispositivi per deviare o riflettere i raggi luminosi.  La forma compatta del binocolo è...

La luce è composta da onde elettromagnetiche le cui caratteristiche sono analizzate nel capitolo relativo all’ottica fisica. Ci limitiamo, per ora, ad affermare che l’occhio umano è in grado di vedere onde elettromagnetiche con lunghezze d’onda...

Uno specchio sferico è una porzione di superficie sferica riflettente. 1Lo specchio sferico è convesso quando la superficie riflettente è quella esterna. 2Lo specchio sferico è concavo quando la superficie riflettente è quella interna....

Il diagramma dei raggi è un metodo grafico per determinare la posizione e le dimensioni dell’immagine di un oggetto riflessa da uno specchio sferico. Consiste nel tracciare raggi emessi in particolari direzioni da punti significativi dell’oggetto:...

Il percorso di un raggio di luce che incide su una lente può essere costruito applicando la legge della rifrazione prima al passaggio esterno-interno e poi al passaggio interno-esterno.  Mediante questa costruzione, si può verificare che...

Il diagramma dei raggi è un metodo grafico per determinare la posizione e le dimensioni dell’immagine formata da una lente. Consiste nel tracciare raggi emessi in particolari direzioni da punti significativi dell’oggetto sorgente: l’immagine di...

In modo analogo al caso degli specchi sferici, si definisce ingrandimento lineare il rapporto \[ {G}=\frac{{h}_{\mathrm{i}}}{{h}_{\mathrm{o}}} \] L’ingrandimento lineare di una lente è dato dal rapporto, cambiato di segno, fra ladistanza q...

Consideriamo una sorgente puntiforme posta sull’asse ottico di una lente sferica convergente e tracciamo i raggi rifratti dalla lente utilizzando la legge della rifrazione: ogni raggio rifratto incontra l’asse ottico in un punto \( {P}' \) diverso...

L’occhio è in grado di mettere a fuoco sulla retina l’immagine di una sorgente indipendentemente dalla sua distanza grazie a un processo, realizzato dal cristallino, detto accomodamento. 1Quando il cristallino è rilassato ha la minima...

Conoscere il cammino dei raggi luminosi non consente di spiegare i fenomeni che hanno luogo quando due fasci di luce incidono su un punto (interferenza) o quando un fascio di luce è parzialmente intercettato da un ostacolo opaco (diffrazione). In...

Il fascio di luce riflesso e quello trasmesso attraverso la lamina con indice di rifrazione n hanno la stessa frequenza, ma diverse lunghezze d’onda; indicando rispettivamente con λ e λl quella nel vuoto e nella lamina si ha \[...

Consideriamo un fascio di luce formato da fronti d’onda piani che incidono su una fenditura verticale, lunga e stretta, di uno schermo opaco. Su uno schermo molto lontano dalla fenditura si forma una figura di diffrazione orizzontale, composta da...

Uno schermo riflettente su cui sono praticate delle incisioni parallele si comporta come reticolo di diffrazione a riflessione. In questo caso la figura di diffrazione non si forma oltre il reticolo ma si forma dalla parte della luce incidente. ...

Il modo più semplice di elettrizzare un corpo, cioè metterlo in grado di attrarre piccoli oggetti, è quello di strofinarlo con un panno o un altro corpo. 1La penna di plastica attrae pezzettini di carta dopo essere stata strofinata su una...

Per determinare la forza totale che due cariche puntiformi Q2 e Q3 esercitano su una terza carica puntiforme Q1 si può agire nel modo seguente. 1Si allontana Q3 e si determina la forza F che la sola Q2 esercita su Q1. 2Si allontana Q2 e si...

L’idea alla base del concetto di campo elettrico è semplice: la presenza di una distribuzione di cariche modifica lo spazio circostante e attribuisce a ogni suo punto P la proprietà di esercitare una forza \( \vec{F} \) su una carica Q 0 collocata...

Consideriamo una superficie piana S. Il vettore area \( \vec{A} \) di una superficie piana S è un vettore che ha modulo uguale all’area A della superficie; direzione perpendicolare alla superficie. 1Il verso positivo del vettore area \(...

Determiniamo il campo \( \vec{E} \) generato nel vuoto da una carica totale positiva Q distribuita in modo uniforme su un guscio sferico di raggio R0 e centro C. È ragionevole supporre che il campo \( \vec{E} \) abbia la stessa simmetria sferica...

La forza fra due cariche puntiformi è una forza centrale perché agisce in direzione della congiungente delle due cariche e ha un modulo che dipende solo dalla loro distanza. La forza di Coulomb è pertanto una forza conservativa e gode delle...

Nello studio delle interazioni elettriche, la grandezza fondamentale non è il potenziale elettrico in un punto quanto la differenza di potenziale elettrico fra due punti B e A definita come \[ \mathrm{\Delta}{V}={V}_{B}-{V}_{A} \] ΔV è anche detta...

La differenza di potenziale fra due punti dello spazio può essere calcolata quando è noto l’andamento del campo elettrico in quella regione. La differenza di potenziale elettrico tra i punti B e A è l’opposto del lavoro per unità di carica...

Nei conduttori come i metalli le cariche elettriche si muovono con facilità quando sono sottoposte a un campo elettrico. In condizioni di equilibrio elettrostatico non si misura alcun trasferimento di cariche nel conduttore; quindi non esiste alcun...

Consideriamo un dato conduttore isolato e assegnamo il valore zero al suo potenziale quando è scarico. L’accumulo di cariche sul conduttore ne modifica il potenziale. Indichiamo con V il potenziale quando la carica netta sul conduttore è Q. Gli...

L’energia immagazzinata in un condensatore dipende dalla sua proprietà intrinseca, la capacità C, e dalle caratteristiche del suo stato elettrico, definito dalla quantità di carica Q presente sulle armature e dalla differenza di potenziale fra di...

Consideriamo due condensatori di capacità rispettivamente C 1 e C 2 connessi in paral-lelo. 1I condensatori così collegati sono sottoposti alla stessa tensione V: la carica totale immagazzinata su di essi è \[ {Q}_{1}+{Q}_{2} \]  ...

La materia è formata da particelle cariche, ma il loro moto di agitazione termica non produce spostamenti macroscopici di carica: come nel caso dell’aria tutto appare immobile. L’azione di una causa esterna, per esempio un campo elettrico, può...

Un generatore ideale di tensione continua mantiene costante nel tempo la sua fem. Ciò significa che la differenza di potenziale fra i due terminali del generatore rimane invariata nel tempo ed è indipendente dalla corrente che attraversa il...

La resistenza di un filo di un dato materiale dipende dalle sue caratteristiche geometriche. Misure sperimentali mostrano infatti che la resistenza R di un filo risulta: direttamente proporzionale alla lunghezza L del filo: R ∝ L; inversamente...

Le aziende che forniscono energia elettrica conteggiano nella bolletta l’energia effettivamente erogata a ogni utenza. L’unità di energia utilizzata nella bolletta è il kilowattora (kWh), cioè l’energia assorbita in un’ora da un dispositivo...

In molti casi è possibile determinare la resistenza equivalente R eq di una configurazione di resistori, cioè la resistenza che dovrebbe avere un singolo resistore per assorbire la stessa corrente dell’intera configurazione...

I punti di incontro di tre o più fili conduttori si chiamano nodi. I nodi sono punti di diramazione delle correnti. Per convenzione, una corrente entrante in un nodo si considera positiva, mentre una corrente uscente dal nodo si considera negativa....

Il corpo umano è un conduttore elettrico molto complicato: basti pensare che i nervi sono ottimi conduttori ma allo stesso tempo sono perfettamente isolati dal resto del corpo. La resistenza del nostro corpo misurabile dall’esterno è...

I metalli sono ottimi conduttori perché uno o due elettroni per atomo sono liberi di muoversi all’interno del reticolo: questi elettroni sono detti elettroni di conduzione. In presenza di un campo elettrico esterno, per esempio quello applicato da...

Sono dielettrici formati da atomi o molecole a simmetria sferica, come nel caso dello zolfo. 1Gli elettroni formano una distribuzione sferica di carica negativa centrata nel nucleo, che invece ha...

Il foglio elettronico consente di calcolare passo-passo l’andamento nel tempo della corrente e di tutte le altre grandezze elettriche del sistema: carica, intensità di corrente e differenze di potenziale. I dati da inserire nel foglio come input...

Per accumulare una carica Q sulle armature di un condensatore di capacità C, un generatore con fem pari a E deve compiere un lavoro \[ {U}_{{\mathrm{g}} {\mathrm{e}} {\mathrm{n}}}={QE}=\left({CE}\right){E}={CE}^{\,{2}} \] D’altra parte, per la...

Una corrente di ioni produce spesso cambiamenti chimici, poiché in genere gli ioni non vengono rimessi in circolo da un generatore di fem. In generale si chiama elettrolisi il complesso di fenomeni che avvengono per effetto del passaggio di corrente...

La scarica in un gas è utilizzata in molti tipi di lampade. Le più diffuse sono le lampade a fluorescenza, che vengono chiamate impropriamente tubi al neon, anche quando il neon non è utilizzato. Questi tubi contengono gas di mercurio a bassissima...

L’interazione fra magneti avviene mediante forze a distanza che si esercitano anche senza contatto fra di essi. In modo analogo ai fenomeni elettrici e gravitazionali, si può interpretare questa interazione mediante un campo vettoriale noto come...

La forza di Lorentz su una carica in moto è sempre perpendicolare alla sua velocità istantanea. Se consideriamo un intervallo di tempo Δt molto piccolo, lo spostamento Δs è parallelo alla velocità e quindi perpendicolare alla forza di Lorentz,...