Compiti ed esercitazioni VERIFICATO
Relazioni - Fisica Generale
Università degli Studi di Napoli - Federico II corso di laurea magistrale in ingegneria edile-architettura 2020
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Questo documento riassume i principi chiave della fisica, coprendo il moto del pendolo semplice (oscillazioni e calcolo del periodo per piccoli angoli), la fluidodinamica (Legge di Stevino sulla pressione in profondità, Legge di Bernoulli sulla conservazione dell'energia, effetto Venturi e Legge di Torricelli sulla velocità di efflusso). Vengono inoltre trattati concetti di termodinamica, inclusi i calcoli del calore scambiato durante cambiamenti di temperatura e di fase (con esempi di congelamento dell'acqua) e il raggiungimento dell'equilibrio termico, evidenziando come l'assorbimento di calore non implichi sempre un aumento della temperatura.
Leggi il riassunto completo
- Pendolo Semplice:
- Analisi del moto oscillatorio, scomposizione delle forze (tangenziale, normale) e derivazione dell'equazione differenziale.
- Approssimazione per piccoli angoli (sin θ ≈ θ) e identificazione del moto armonico semplice con frequenza angolare ω = √(g/L).
- Esperimento di verifica del periodo, confermando la validità dell'approssimazione per angoli inferiori a 10°.
- Fluidodinamica:
- Legge di Stevino: La pressione in un fluido incomprimibile aumenta con la profondità (P₀ = P₁ + ρgh). Verificata con esperimenti virtuali su acqua, benzina e miele.
- Vasi Comunicanti: Il principio che i livelli di liquido si equivalgono è una diretta conseguenza della Legge di Stevino.
- Legge di Bernoulli: La conservazione dell'energia per fluidi ideali in moto stazionario (P + ρgy + ½ρv² = costante) è derivata dal lavoro delle forze e dalla variazione di energia cinetica.
- Effetto Venturi: Dimostra che la pressione diminuisce all'aumentare della velocità del fluido (e al restringersi della sezione del tubo), verificato con dati sperimentali.
- Legge di Torricelli: Formula per calcolare la velocità di efflusso di un liquido da un serbatoio (v = √(2gy)), derivata da Bernoulli e validata sperimentalmente.
- Termodinamica, Temperatura e Calore:
- Calcolo del Calore Totale: Esempio dettagliato del calore sottratto per congelare acqua da 20°C a -20°C, includendo le fasi di raffreddamento del liquido, cambio di fase (solidificazione) e raffreddamento del ghiaccio, usando calori specifici e calore latente.
- Calore e Temperatura: L'assorbimento di calore non implica sempre un aumento di temperatura (trasformazioni isoterme), come dimostrato nei cambiamenti di fase (es. acqua a 0°C o 100°C) e illustrato graficamente.
- Equilibrio Termico: Calcolo della temperatura di equilibrio raggiunta da acqua e alluminio a contatto, basato sul principio che il calore ceduto è uguale al calore assorbito.
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