Impara la fisica

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Articoli di concetti

Il moto del proiettile spiegato
Quando lanci una palla, calci un pallone da calcio in aria, o spari con un cannone, la traiettoria risultante è una delle forme più riconoscibili della fisica: una parabola. Il moto del proiettile analizza questo fenomeno scomponendo il movimento dell'oggetto in due parti completamente indipendenti — una velocità orizzontale costante, e una velocità verticale che la gravità accelera costantemente verso il basso. Nessuna delle due parti conosce l'altra; trattarle separatamente e poi ricombinare i risultati è ciò che rende possibile prevedere esattamente quanto lontano viaggerà un proiettile, quanto tempo resterà in aria, e quanto in alto salirà, usando nient'altro che la cinematica di base.
Legge di Ohm e circuiti in corrente continua
Ogni circuito che costruisci — da una semplice torcia a un caricabatterie per telefono — gira sulle stesse tre grandezze: con quanta forza la batteria spinge (tensione), quanta carica scorre di conseguenza (corrente), e quanto fortemente i componenti lungo il percorso resistono a questo flusso (resistenza). Per le parti ohmiche, la legge di Ohm, V = IR, lega queste grandezze con una proporzionalità abbastanza semplice da prevedere il comportamento di un circuito con nient'altro che l'aritmetica di base, e sta alla base di ogni tecnica più avanzata di analisi dei circuiti che segue, dalle reti in serie e in parallelo ai circuiti in corrente alternata usati nell'elettronica reale.
L'effetto fotoelettrico
Illumina una superficie metallica e, nelle giuste condizioni, essa scaglierà fuori elettroni — un risultato ostinatamente strano quando la fisica classica ha cercato di spiegarlo. La teoria ondulatoria dell'Ottocento prevedeva che una luce più debole dovesse comunque espellere elettroni, solo più lentamente, a condizione di avere abbastanza tempo per accumulare energia. Gli esperimenti reali mostrarono l'opposto: al di sotto di una precisa frequenza di soglia, nessuna intensità o attesa produce un singolo elettrone, mentre anche la luce più debole al di sopra di quella frequenza espelle elettroni istantaneamente. La spiegazione di Einstein del 1905 — secondo cui la luce stessa arriva in pacchetti discreti di energia, chiamati in seguito fotoni — risolse l'enigma e divenne uno dei risultati fondanti della meccanica quantistica, per cui vinse il Premio Nobel per la Fisica nel 1921.
Onde stazionarie su una corda
Pizzica una corda di chitarra, soffia sul collo di una bottiglia, o scuoti una corda per saltare alla velocità esatta, e vedrai lo stesso fenomeno: due onde che viaggiano in direzioni opposte lungo lo stesso mezzo interferiscono creando un motivo che sembra stare fermo invece di propagarsi. Questo accade ogni volta che un'onda si riflette su un'estremità fissa o libera e si sovrappone al proprio riflesso — alla maggior parte delle frequenze il risultato è un caotico miscuglio, ma a frequenze di risonanza specifiche l'interferenza si blocca in un motivo pulito e stazionario di punti che non si muovono mai (nodi) e punti che oscillano tra lo spostamento massimo (ventri). Quasi ogni strumento musicale, dagli strumenti a corda a quelli a fiato fino alle pelli dei tamburi, si affida esattamente a questo comportamento per produrre un'intonazione stabile.
Spinta di Archimede e principio di Archimede
Una massiccia nave da carico in acciaio galleggia mentre una piccola moneta d'acciaio affonda — stesso materiale, esiti radicalmente diversi, e la spiegazione non ha nulla a che vedere solo con il peso. Qualsiasi oggetto immerso in un fluido spinge via una parte di quel fluido, e il fluido spinge indietro con una forza verso l'alto esattamente uguale al peso di ciò che ha spostato — una relazione scoperta oltre duemila anni fa da Archimede e ancora oggi insegnata, invariata, come una delle più antiche leggi quantitative della fisica. Se questa spinta verso l'alto è sufficiente a sostenere l'oggetto non dipende dal solo peso ma dalla sua forma: lo scafo di una nave sposta un enorme volume d'acqua rispetto al proprio peso, mentre una moneta piena ne sposta pochissimo.

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