Fisica

Sette corsi, da una palla lanciata a un motore

Qui la fisica parte da oggetti di cui puoi osservare il moto e arriva alle correnti e ai campi all’interno di un motore. Gli esempi svolti e la maggior parte dei dati numerici provengono da OpenStax College Physics 2e, con costanti del NIST e alcuni dati spaziali della NASA. Ogni corso sviluppa i calcoli per intero. Ogni unità termina con un riepilogo e un quiz con risposte spiegate.

Il moto prima delle forze, le forze prima dell’energia

Inizia con Moto: posizione, velocità, accelerazione, grafici del moto, caduta libera, proiettili e resistenza dell’aria, in sette unità. Forze riprende le domande lasciate aperte da Moto, con le tre leggi di Newton, l’attrito, il peso e il pendolo. Energia approfondisce poi il lavoro, l’energia cinetica e potenziale, la conservazione e la potenza.

Gli altri quattro si possono seguire in qualsiasi ordine. Onde e suono tratta lunghezza d’onda e frequenza, suono, interferenza, onde stazionarie in corde e tubi e spettro elettromagnetico. Luce affronta ombre, specchi, rifrazione, lenti e occhio, colori e il lungo tentativo di misurare la velocità della luce. Elettricità va dalla carica e dalla legge di Ohm ai circuiti in serie e in parallelo, alla bolletta e alla sicurezza; Magnetismo, dai poli e dalle linee di campo al campo terrestre, agli elettromagneti, ai motori e ai generatori.

Calcoli che vale la pena saper fare

Spiega perché un’auto a 100 km/h ha un’energia cinetica quattro volte maggiore rispetto a quando viaggia a 50 km/h. Calcola che una palla lanciata a 20 m/s e 45° rimane in aria per 2.9 secondi e atterra a circa 41 m. Spiega perché una persona di 70 kg pesa circa 687 N sulla Terra e 113 N sulla Luna, pur mantenendo la stessa massa. Cronometra un pendolo lungo 99.4 cm: ogni oscillazione dura 2 secondi. Converti un intervallo di 3 secondi tra lampo e tuono in una distanza di circa 1 km.

Quattro laboratori che mettono in pratica le formule

Nel laboratorio del moto si lancia una palla sulla Terra, sulla Luna o su Marte e si fa oscillare un pendolo, cronometrandone le oscillazioni. Il laboratorio dell’energia aziona montagne russe con barre per energia potenziale, energia cinetica e calore e, nel corso di magnetismo, lo stesso laboratorio disegna linee di campo intorno a magneti e a una bobina di cui imposti il numero di spire e la corrente. Nel laboratorio dei circuiti chiudi interruttori, trascini lampadine negli spazi vuoti e osservi un fusibile bruciarsi quando tre lampadine assorbono 1.5 A attraverso un fusibile da 1 A. Il laboratorio delle onde rappresenta corde, molle, suono in un tubo e un ondoscopio, e traccia raggi attraverso acqua, vetro e lenti con la legge di Snell.

Quando la fisica smentisce l’intuito

Un oggetto più pesante non cade più velocemente in assenza d’aria: lo dimostrano il martello e la piuma lasciati cadere sulla Luna nel 1971. Agitare una corda più in fretta non fa propagare la sua onda più velocemente; è la corda a stabilire la velocità. Un’accelerazione negativa non indica sempre un rallentamento. Tenendo ferma una borsa non si compie lavoro in senso fisico, per quanto il braccio si stanchi. Il polo magnetico vicino al Polo Nord geografico è, nel linguaggio dei magneti, un polo sud. E uno specchio alto soltanto la metà di te mostra tutto il tuo corpo, ovunque tu ti metta.