Storia e Didattica della Fisica: Dalla Meccanica Classica alla Fisica Nucleare

Flashcard di tipo vocabolario basate sulle dispense di Storia e Didattica della Fisica, coprendo dalle leggi classiche alla fisica nucleare.

Metro (m)

Unità di misura della lunghezza adottata nel 1799 come un decimilionesimo della distanza fra equatore e Polo Nord; oggi definita come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in $\frac{1}{299.792.458}$ di secondo.

Sistema Internazionale (SI)

Sistema di misurazione avviato nel 1948 (ufficializzato nel 1960) che prevede 7 unità fondamentali: metro ($m$), chilogrammo ($kg$), secondo ($s$), Kelvin ($K$), ampere ($A$), mole ($m$) e candela ($cd$).

Cubito

La prima unità di misura diffusa ed unificata conosciuta, adottata tra il IV ed il III millennio A.C. dalle popolazioni mediorientali, pari a circa $523\text{-}520\,mm$.

Metodo baconiano

Metodo proposto da Francis Bacon secondo cui la vera conoscenza è fondata su assiomi, leggi e dati di fatto osservati e dimostrati, prediligendo il procedimento per induzione.

Accelerazione di gravità ($g$)

Valore che descrive l'accelerazione di un corpo in caduta libera; calcolato da esperimenti derivati da Galilei e Grimaldi con un valore convenzionale di $9,81\,m/s^2$.

Energia potenziale gravitazionale ($U$)

Energia posseduta da un corpo in base alla sua posizione in un campo gravitazionale, calcolata con la formula $U = mgz$.

Principio di Pascal

Legge della meccanica dei liquidi secondo cui la pressione applicata a un liquido in uno spazio chiuso si trasmette uniformemente in ogni direzione fino alle pareti del contenitore.

Quantità di moto

Proprietà dei corpi in movimento che si conserva negli urti, postulando che i corpi cambino velocità e direzione durante le collisioni.

Prima legge di Newton (Principio di inerzia)

Legge che definisce che un corpo rimane nello stato di quiete o di moto rettilineo uniforme finché non si applica una forza esterna netta.

Seconda legge di Newton

Principio secondo cui la variazione della quantità di moto è proporzionale alla forza applicata, definita dalla formula $F = ma$.

Terza legge di Newton

Principio di azione e reazione secondo cui ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.

Legge della gravitazione universale

Teoria di Newton secondo cui ogni particella attrae un'altra con una forza definita da $F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$.

Legge di Boyle

Prima legge dei gas che sostiene che il volume ($v$) e la pressione ($p$) di un gas variano in proporzione inversa a temperatura costante ($pv = k$).

Calore latente

Energia necessaria per il cambiamento di stato della materia che viene assorbita o rilasciata senza variazioni di temperatura.

Legge di Gay-Lussac

Legge dei gas secondo cui, a volume costante, la pressione di un gas ideale è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta.

Primo principio della termodinamica

Applicazione della legge di conservazione dell'energia che mette in relazione calore ($Q$), lavoro ($L$) ed energia interna ($\Delta U = Q - L$).

Entropia

Misura matematica della quantità di energia dissipata e del grado di disordine energetico di un sistema; nel secondo principio della termodinamica è una funzione non decrescente ($dS \ge 0$).

Secondo principio della termodinamica

Postulato che determina l'unidirezionalità del flusso di calore (da caldo a freddo) e l'impossibilità di trasformare interamente il calore in lavoro con un rendimento del $100\%$.

Teoria cinetica dei gas

Teoria che descrive i gas come un gran numero di piccole particelle in costante movimento casuale, la cui pressione è data dall'urto contro le pareti.

Distribuzione di Maxwell-Boltzmann

Regola statistica che definisce la frazione probabile di molecole che si spostano a una particolare velocità in un gas a una data temperatura.

Magnetismo

Forza generata da materiali come la magnetite; Gilbert dedusse che la Terra stessa è un gigantesco magnete.

Legge di Coulomb

Legge che stabilisce che la forza tra due corpi statici dotati di carica è proporzionale al prodotto delle cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza.

Elettrone

Particella subatomica dotata di carica elettrica negativa ($-1,6 \times 10^{-19}\,C$) scoperta da J.J. Thomson nel 1897 tramite lo studio dei raggi catodici.

Equazioni di Maxwell

Sistema di quattro equazioni differenziali che unificano i fenomeni elettrici e magnetici nel concetto di campo elettromagnetico.

Differenza di potenziale (Tensione)

Mancanza di equilibrio di cariche fra due punti di un campo elettrico, misurata in volt ($V$).

Pila di Volta

Primo generatore elettrochimico di corrente continua, costituito da dischi di argento e zinco separati da un elettrolita.

Legge di Ohm

Relazione che definisce la corrente ($A$) come rapporto tra tensione ($V$) e resistenza ($\Omega$): $\text{Corrente} = \frac{\text{Tensione}}{\text{Resistenza}}$.

Legge di Joule-Lenz

Effetto per cui la corrente elettrica in un conduttore genera calore proporzionale alla resistenza e al quadrato dell'intensità di corrente.

Induzione elettromagnetica

Fenomeno scoperto da Faraday per cui un campo magnetico variabile genera una forza elettromotrice in un conduttore.

Legge di Lenz

Legge secondo cui la corrente indotta genera un campo magnetico che si oppone alla variazione del campo magnetico originario.

Semiconduttore

Solido con conducibilità intermedia (es. silicio o germanio) che può regolare il flusso elettrico tramite il salto di elettroni tra banda di valenza e banda di conduzione.

Drogaggio

Inserimento di impurità specifiche (come fosforo o boro) nei semiconduttori per modificarne le proprietà elettriche.

Transistor

Componente elettronico a semiconduttore capace di amplificare o commutare segnali, basato su giunzioni di tipo $pnp$ o $npn$.

Riflessione

Fenomeno per cui un'onda cambia direzione a causa di un impatto con un materiale riflettente, seguendo angoli di incidenza e riflessione uguali.

Rifrazione

Cambiamento di direzione della luce nel passaggio tra due mezzi con indici di rifrazione diversi, regolata dalla legge di Snell: $\frac{\sin(i)}{\sin(r)} = \frac{n_2}{n_1}$.

Diffrazione

Comportamento ondulatorio per cui le onde si ripartiscono e deviano quando incontrano ostacoli o attraversano fenditure sottili.

Fotone

Il quanto di energia della radiazione elettromagnetica, privo di massa e di carica, con energia definita da $E = h\nu$.

Effetto Doppler

Variazione apparente della frequenza di un'onda causata dal moto relativo tra sorgente e osservatore.

Fluorescenza

Emissione di luminosità da parte di un atomo quando un elettrone eccitato ricade in uno stato energetico inferiore.

Onde stazionarie

Fenomeno acustico scoperto dai pitagorici in cui una corda vibra mantenendo le estremità ferme, creando armoniche basate su rapporti numerici.

Ecolocazione (Sonar)

Metodo per individuare oggetti mediante la percezione degli echi di onde sonore (ultrasuoni) riflesse.

Equazione di de Broglie

Relazione che stabilisce la natura ondulatoria della materia, calcolando la lunghezza d'onda come $\lambda = \frac{h}{m\nu}$.

Principio di esclusione di Pauli

Regola quantistica secondo cui in un atomo non possono esserci due elettroni con gli stessi quattro numeri quantici.

Equazione di Schrödinger

Equazione d'onda che descrive l'evoluzione spaziale e temporale delle probabilità di un sistema quantistico.

Principio di indeterminazione di Heisenberg

Teoria secondo cui non è possibile misurare contemporaneamente con precisione assoluta la posizione e la quantità di moto di una particella.

Entanglement quantistico

Fenomeno per cui due particelle subatomiche rimangono correlate istantaneamente indipendentemente dalla loro distanza fisica.

Effetto tunnel

Fenomeno quantistico che consente a una particella di attraversare una barriera di potenziale anche senza energia sufficiente secondo la fisica classica.

Dilatazione relativistica del tempo

Concetto della relatività ristretta secondo cui il tempo scorre più lentamente per un corpo che si sposta a velocità elevate rispetto a un osservatore.

Spaziotempo

Continuo quadridimensionale in cui sono collegati spazio e tempo, distorsibile dalla presenza di grandi masse secondo la relatività generale.

Buco nero (Singolarità)

Regione dello spaziotempo con gravità talmente densa che nulla, inclusa la luce, può sfuggire al suo orizzonte degli eventi.

Quark

Particelle fondamentali della materia soggette all'interazione forte, classificate in sei tipi ($u, d, s, c, t, b$).

Bosone di Higgs

Particella elementare scoperta al CERN nel 2012 che interagisce con il campo di Higgs per conferire massa alle altre particelle.

Fissione nucleare

Processo di scissione di un nucleo atomico pesante (come l'uranio-235) in frammenti più piccoli con conseguente rilascio di energia di legame.