MAPPE CONCETTUALI di FISICA Questo lavoro è redatto dal: Prof. Salvatore MURANA Docente presso l’Istituto di Istruzione Superiore CARLO URBANI di ROMA Via dell’IDROSCALO 88 Sede di ACILIA Sono stati usati e rielaborati alcuni schemi del testo ”Introduzione alla Fisica di A. Bonura Edizioni Paravia” Mail: [email protected] Anno scolastico 2011/2012 Aggiornato al 16/2/2012 Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO Nelle pagine seguenti troverai delle mappe riguardanti alcune parti della FISICA: LA FISICA e le sue parti FENOMENI FISICI METODO SCIENTIFICO GRANDEZZE FISICHE LEGGI FISICHE RELAZIONI MATEMATICHE SISTEMA INTERNAZIONALE MECCANICA CINEMATICA DINAMICA STATICA STRUTTURA DELLA MATERIA EQUILIBRIO TERMICO ELETTROMAGNETISMO FENOMENI ELETTROSTATICI CARICA ELETTRICA FORZA ELETTRICA POTENZIALE ELETTRICO CAMPO ELETTRICO CORRENTE ELETTRICA RELAZIONE CORRENTE – CAMPO MAGNETICO CAMPO MAGNETICO 1 CAMPO MAGNETICO 2 ONDE Aggiornato al 16/2/2012 Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO FISICA grandezze fisiche FISICA è importante sapere leggi fisiche tramite il metodo scientifico studia i fenomeni fisici noi studiamo meccanica termologia Aggiornato al 16/2/2012 onde elettromagnetismo Redatto dal prof. Salvatore MURANA altro INIZIO FENOMENI FISICI UN FENOMENO FISICO è semplicemente un fatto che possiamo osservare, ciò che ci capita attorno, quello che succede in natura, un evento naturale. quindi ad esempio è un fenomeno: ma è anche un fenomeno: la pioggia, una pallina che rotola, un pezzo di ghiaccio che si scioglie, l’acqua che bolle in una pentola, una lampadina accesa, …. Uno schiaccianoci che rompe la noce, un pallone che rimbalza ad effetto, un motore che funziona, una dinamo che produce energia elettrica, la terra che ruota attorno al sole, …. Aggiornato al 16/2/2012 Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO METODO SCIENTIFICO IL METODO SCIENTIFICO è il modo con cui si FA SCIENZA, è il modo con cui i fisici fanno ricerca si applica seguendo le seguenti fasi: OSSERVAZIONE del fenomeno, DETERMINAZIONE delle proprietà misurabili (grandezze fisiche), MISURA delle grandezze fisiche (ripetendo l’esperimento più volte), IPOTESI di legge di comportamento (legge fisica), VERIFICA dell’ipotesi (ripetendo in diversi modi l’esperimento), DEFINIZIONE della LEGGE FISICA se la verifica conferma l’ipotesi serve per conoscere come avvengono i fenomeni in modo QUANTITATIVO altrimenti nuova IPOTESI e nuova VERIFICA fino a quando l’ipotesi non è confermata. Aggiornato al 16/2/2012 Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO GRANDEZZE FISICHE sono LE GRANDEZZE FISICHE per le quali è necessario dare una per cui si utilizzano le convenzioni del caratteristiche misurabili Sistema Internazionale definisce che suddivide le grandezze in grandezze fondamentali grandezze derivate Aggiornato al 16/2/2012 definizione operativa che specifica le informazioni relative a unità di misura e relativi campioni metodo di misura Redatto dal prof. Salvatore MURANA strumenti di misura INIZIO LEGGI FISICHE LE LEGGI FISICHE descrivono il comportamento dei corpi o dei fenomeni specificando le condizioni di validità (parte della frase che inizia con “SE…”) Aggiornato al 16/2/2012 il comportamento (definizione vera e propria) la relazione tra le grandezze interessate (formula matematica) Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO RELAZIONI MATEMATICHE di tipo crescente relazione lineare proporzionalità diretta espressa il cui espressa il cui dalla grafico dalla grafico formula è una formula è una retta passante per il punto P = (0;b) Y = kX + b retta passante per l’origine Y = kX Aggiornato al 16/2/2012 RELAZIONI TRA GRANDEZZE proporzionalità diretta al quadrato espressa dalla formula proporzionalità inversa il cui grafico è una parabola passante per l’origine Y = kX2 di tipo decrescente espressa dalla formula proporzionalità inversa al quadrato il cui espressa grafico dalla è una formula iperbole equilatera Y = k/X2 Y = k/X Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO GRANDEZZE FONDAMENTALI Grandezze fondamental i sono le grandezze del che comprende le grandezze SISTEMA INTERNAZIONALE (S.I.) e le rispettive unità di misura GRANDEZZA SIMBOLO G UNITA’ di MISURA SIMBOLO u.d.m. LUNGHEZZA L Metro m TEMPO t Secondo s, sec MASSA M Chilogrammo kg TEMPERATURA T kelvin k CORRENTE ELETTRICA i Ampere A INTENSITA’ LUMINOSA IV Candela Cd QUANTITA’ DI SOSTANZA n Mole mol Aggiornato al 16/2/2012 Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO LA MECCANICA LA MECCANICA la possiamo suddividere in meccanica dei solidi meccanica dei fluidi che si può suddividere in che si può suddividere in CINEMATICA dinamica Aggiornato al 16/2/2012 statica fluidostatica Redatto dal prof. Salvatore MURANA fluidodinamica INIZIO LA CINEMATICA LA MECCANICA studia il delle cui relazione con le forze si occupa la della cui descrizione si occupa la il moto dei corpi DINAMICA CINEMATICA le cui grandezze fondamentali sono a partire dalle quali si definisce la se si mantiene costante il moto è velocità la cui pendenza dipende dalla una retta il cui grafico è uniforme Aggiornato al 16/2/2012 posizione e tempo la cui equazione oraria è il cui legame si rappresenta con grafico orario equazione oraria s = v t+s0 Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO LA DINAMICA e le forze applicate il moto si occupa delle relazioni tra 1° legge la cui LA DINAMICA stabilisce che se se forza = 0 allora allora 2° legge la cui stabilisce che velocità = costante Aggiornato al 16/2/2012 forza = massa x accelerazione Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO LA STATICA ENERGIA POTENZIALE si ha quando è minima la LEGGE DI STEVINO EQUILIBRIO è uguale alla perdita di regolata dalla dei LIQUIDI CORPI RIGIDI si ha se le LAVORO possono compiere FORZE descrivibile in termini di PRESSIONE producono una presuppongono una INTERAZIONE hanno sia RISULTANTE = 0 che MOMENTO = 0 Aggiornato al 16/2/2012 Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO ONDE L’ONDA è una si possono suddividere in tipi diversi dipendenti da tipo di grandezza si suddividono in direzione di propagazione modo di propagazione si suddividono in si suddividono in Onde meccaniche Onde elettromagnetiche propagazione a distanza di una perturbazione (variazione di grandezza fisica) che trasporta energia senza trasportare materia Onde unidimensionali Onde bidimensionali modo di oscillazione si suddividono in Onde longitudinali Onde periodiche Onde trasversali Onde armoniche Onde tridimensionali Aggiornato al 16/2/2012 Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO EQUILIBRIO TERMICO EQUILIBRIO TERMICO per raggiungere il quale i corpi scambiano il cui effetto dipende dal si ha quando tutti i punti dei corpi sono alla stessa sensazioni termiche stato termico di un corpo calore specifico variazioni di temperatura che quantifica le è un indice dello TEMPERATURA che produce che influenza le che provocano si misura con il termometro a mercurio uno dei quali è il termometro che sfrutta Aggiornato al 16/2/2012 calore Redatto dal prof. Salvatore MURANA variazioni cromatiche (di colore) passaggi di stato dilatazione termica (variazioni delle dimensioni) INIZIO STRUTTURA della MATERIA se sono prevalenti le ATOMI forze intermolecolari solido tenute insieme dalle danno origine alle molecole che formano la MATERIA che si presenta allo stato liquido animate dal moto di aeriforme agitazione termica se è prevalente la le cui variabili di stato sono pressione Aggiornato al 16/2/2012 volume Redatto dal prof. Salvatore MURANA temperatura INIZIO ELETTROMAGNETISMO ELETTROMAGNETISMO si può suddividere in che si suddividono in fenomeni elettrostatici fenomeni in corrente continua che riguardano le interazioni che riguardano i fenomeni in corrente alternata magneti naturali Aggiornato al 16/2/2012 fenomeni elettromagnetici fenomeni magnetici fenomeni elettrici corrente-magnete, magnete-corrente e corrente-corrente Magneti artificiali Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO FENOMENI ELETTROSTATICI che si forza manifestano elettrica tramite la se hanno un eccesso (in più) possedute da due tipi di o un difetto (in meno) di particelle dell’atomo regolata dalla CORPI CARICHI su di essi sono presenti Cariche Elettriche elettroni possono essere CORPI ELETTRIZZATI CORPI sono in grado di attrarre Aggiornato al 16/2/2012 possono essere piccoli oggetti nelle vicinanze protoni legge di Coulomb conduttori isolanti si elettrizzano per si elettrizzano per strofinio Redatto dal prof. Salvatore MURANA contatto o induzione INIZIO CARICA ELETTRICA Elettrizzato per contatto Elettrizzato per induzione conduttore può essere corpo neutro isolante è una chiamato anche corpo carico Aggiornato al 16/2/2012 CARICA ELETTRICA genera Campo elettrico legge di Coulomb regolata dalla si manifesta tramite una Forza elettrica può essere rivelato da una che è una proprietà del può essere rivelato da una può essere Corrente elettrica dà origine possiede alla può essere corpo grandezza fisica scalare Energia potenziale elettrica Elettrizzato per strofinio Potenziale elettrico Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO FORZA ELETTRICA corpi CARICHI a causa della presenza di che possono essere positivi si manifesta tra negativi cariche elettriche che sono una proprietà fisica di elettroni e protoni che si trovano all’interno degli FORZA ELETTRICA regolata dalla legge di Coulomb che può essere descritta in termini di CAMPO ELETTRICO che è una proprietà dei punti dello spazio di manifestare una è prodotto da agisce e può essere un sistema di rivelato da una cariche elettriche carica elettrica di prova FORZA ELETTRICA su una carica di prova messa in quei punti atomi Aggiornato al 16/2/2012 Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO POTENZIALE ELETTRICO La forza elettrica compie un lavoro elettrico dai cui dipende la ENERGIA POTENZIALE ELETTRICA se relativa ad una carica unitaria rappresenta il superficie equipotenziale i cui punti sono allo stesso potenziale elettrico Carica elettrica ed il assume lo stesso valore nei la cui superficie è una è perpendicolare alla il campo elettrico è nullo all’interno dei Aggiornato al 16/2/2012 conduttori (carichi e non) in equilibrio elettrostatico pari al rapporto tra la caratterizzati dalla capacità elettrica le cui proprietà sono sfruttate nei condensatori elettrici che sono elementi dei Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO circuiti elettrici CAMPO ELETTRICO compiuto dalla legge di Coulomb che dipende dalla lavoro fenomeni di elettrizzazione originati dalle descritta dalla forza elettrica interagiscono tramite una dividendola per la carica di prova si ottiene il CAMPO ELETTRICO cariche elettriche è perpendicolare alla superficie del conduttore in equilibrio elettrostatico le cui proprietà si sfruttano nei capacità elettrica energia potenziale dividendola per la carica di prova si ottiene il si distribuiscono sulla superficie di un caratterizzato da una è una proprietà dei a cui si può associare una potenziale elettrico è una proprietà dei condensatori punti dello spazio Aggiornato al 16/2/2012 Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO CORRENTE ELETTRICA termico circuiti elettrici circola nei CORRENTE ELETTRICA i cui elementi possono essere luminoso produce diversi effetti tra cui elettromeccanico magnetico circola nei solidi liquidi che possono essere si verifica nella conduttori semiconduttori isolanti i portatori di carica sono i portatori di carica sono i portatori di carica sono elettroni elettroni o lacune non ci sono Aggiornato al 16/2/2012 soluzione elettrolitica i portatori di carica sono ioni gas vuoto si verifica se sono sottoposti a si verifica nei tensioni molto elevate i portatori di carica sono ioni Redatto dal prof. Salvatore MURANA tubi elettronici i portatori di carica sono elettroni INIZIO RELAZIONE CORRENTE ELETTRICA CAMPO MAGNETICO Elettroni o la sua intensità dipende dalla CORRENTE ELETTRICA agisce su è prodotta da una che da origine alla forza magnetica che produce i cui portatori di carica sono differenza di potenziale che caratterizza il genera il CAMPO MAGNETICO lacune resistenza elettrica semiconduttore scorre che può carico all’interno di un essere corpo dove si producono gli inserito in un conduttore che genera l’effetto elettromeccanico energia meccanica Aggiornato al 16/2/2012 effetti della corrente termico circuito elettrico per cui valgono le che produce leggi di Ohm calore Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO CAMPO MAGNETICO 1 forza magnetica è associato alla CAMPO MAGNETICO è generato e agisce su è generato e agisce su la cui corrente elettrica intensità si misura a partire dalla forza agente su un filo percorso da Aggiornato al 16/2/2012 direzione e verso sostanze ferromagnetiche coincidono con quelle secondo cui si orienta un ago costituito da Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO CAMPO MAGNETICO 2 CAMPO MAGNETICO da origine alla forza di Lorentz è prodotto dalle cariche elettriche in movimento agisce sulle all'interno dei corpi magnetici da origine alla nei interagiscono con circuiti elettrici si esercitano sui forze magnetiche sotto forma di sotto forma di correnti elettroniche microscopiche correnti elettriche macroscopiche esercitate tra Aggiornato al 16/2/2012 Redatto dal prof. Salvatore MURANA INIZIO
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