mercoledì 2 maggio 2018

VASI COMUNICANTI

In  vasi comunicanti,  in condizione di equilibrio , un liquido raggiunge sempre lo stesso livello in tutti i vasi.

Se in due vasi comunicanti si inseriscono due liquidi diversi che non si possano mescolare, questi non raggiungono più lo stesso livello.
La pressione che agisce in B dev'essere uguale alla pressione in A. Risulta:
p0 +d1h1g= pd2h2g
e quindi : d1h1 = d2h2
LEGGE DEI VASI COMUNICANTI: i livelli di due liquidi non miscibili in due vasi comunicanti sono inversamente proporzionali alle loro densità.


ESPERIMENTO DI TORRICELLI

L'esperimento svolto dal fisico allievo di Galilei, Evangelista Torricelli nel 1643 permette di determinare il valore della pressione atmosferica.
Si prende un tubicino di vetro di un metro di lunghezza  e chiuso  ad una estremità e si riempie di mercurio inserito dall'altra estremità. Il mercurio è un liquido con elevata densità pari a 13,6 kg/dm³. Il tubicino si rovescia e l'estremità libera si pone in una vaschetta contenente mercurio. Una piccola parte del mercurio esce lasciando il vuoto nell'altra estremità.

In condizioni di equilibrio la colonna di mercurio si ferma ad un'altezza di 760 mm. Cosa sostiene la colonna di mercurio? E' la pressione atmosferica che agisce sulla superficie del liquido presente nella bacinella. Nella parte vuota la pressione è nulla. Quindi la pressione ad una profondità di 760 mm di mercurio è uguale alla pressione atmosferica. Per la legge di Stevino: p0=dgh=13,6x1000x9,81x0,76=1,01*10^5



L'esperimento si può ripetere anche con altri liquidi. Se si usa acqua la colonna di liquido si ferma ad un'altezza pari che si calcola ponendo:
p0=dgh e quindi h= p0 / dg=10^5/1000x9,8=100/9,8=10m di acqua.
Quindi con l'acqua servirebbe un tubicino molto lungo e l'esecuzione dell'esperimento non risulterebbe molto agevole.
Lo strumento usato per misurare la pressione si chiama BAROMETRO. Quindi Torricelli ha inventato il primo barometro.
L'esperimento dimostra anche che il vuoto esiste contraddicendo le tesi aristoteliche del tempo dell'Horror Vacui.
video sulla storia dell'esperimento
Viene definita un'altra unità di misura : i millimetri di mercurio detti anche Torr. Risulta:
760Torr =760 mmHg = 1 atm

sabato 28 aprile 2018

SPIRA PERCORSA DA CORRENTE IN UN CAMPO MAGNETICO

Consideriamo una spira rettangolare di dimensioni dxh percorsa da una corrente i ed  immersa in un campo B parallelo al piano della spira.
Sui lati verticali si crea una coppia di forze date da:
F=ihB
Il braccio della forza è d/2 e quindi: M=2Fd/2=ihBd
La superficie della spira è : A=hd
e quindi il momento si esprime anche come :M=AiB 
Quando la spira è inclinata di un angolo alfa rispetto al campo il momento diventa:
applet funzionamento motore elettrico: CLICCA QUI

ESPERIMENTO del MOTORE ELETTRICO

mercoledì 25 aprile 2018

FORZA MAGNETICA SU UNA CORRENTE

Consideriamo un filo rettilineo di lunghezza L percorso da corrente i immerso in un campo magnetico B. La corrente è formata da cariche che si muovono con velocità v e quindi risentono della forza di Lorentz.
Dunque una corrente in presenza di un campo magnetico risente di una forza magnetica.
Il valore della forza si ottiene considerando la carica:
 tenendo conto dei vettori e che la forza di Lorentz è data da 

siottiene:
dove iL si pensa come vettore avente la direzione e il verso della corrente e intensità iL . 
Con la solita regola della mano destra, dal verso positivo di F si vede il vettore iL ruotare avvicinandosi a B nel verso antiorario. Se un filo percorso da corrente viene inserito tra due poli magnetici viene spinto fuori trasversalmente.(vedi video sotto)



Una conseguenza di quanto visto è che anche due correnti interagiscono tra loro. Consideriamo due fili rettilinei di lunghezza L percorsi rispettivamente di una corrente i1 e i2 e posti paralleli ad una distanza d. (vedi figura)


Se le correnti hanno lo stesso verso, la corrente i1 genera un campo magnetico B1 con linee di forza circolari. Il campo B1 risulta entrante sulla corrente i2. Per quanto visto la corrente i2 risente di una forza :

e per la terza legge della dinamica la corrente i1 risente di una forza uguale e contraria. Le forze sono attrattive quando le correnti hanno lo stesso verso e repulsive quando le correnti sono opposte. 
 Vedi il video sotto:

  PROBLEMI:


giovedì 19 aprile 2018

ESPERIMENTO DI OERSTED 1820



Esiste una relazione tra il campo elettrico e campo magnetico?

Orsted esegue un esperimento che dimostra una relazione tra una CORRENTE e MAGNETE.
Nelle vicinanze di un filo percorso da corrente un ago magnetico ruota fino a disporsi perpendicolare al filo.


dall'esperimento si deduce che una corrente genera un campo magnetico.
L’effetto di una corrente su un magnete NON È RAPPRESENTATO DA UNA FORZA CHE AGISCE SECONDO LA CONGIUNGENTE i due elementi (corrente – magnete), ma da una coppia di forze che, agendo sui poli dell’ago, tende a ruotarlo rispetto al filo senza avvicinarlo a esso.
Da ciò si capisce che le linee del campo magnetico magnetico generato dal filo sono circonferenze aventi il centro sul filo e giacenti su piani ortogonali al filo stesso con verso antiorario se visto dal verso positivo della corrente.

spettro del campo magnetico generato dalla corrente

 Il valore del campo B ad una distanza r dal filo è:
 cioè direttamente proporzionale alla corrente e inversamente proporzionale alla distanza dal filo .

importanza storica dell'esperimento di Oersted

FUNZIONAMENTO DEL CICLOTRONE

Esso consiste di una cavità metallica cilindrica piatta divisa in due metà D1 e D2, posta in un campo magnetico uniforme B, parallello all'asse. 

Le due cavità sono isolate e sono connesse ai poli di un generatore che fornisce una tensione ALTERNATA del tipo V=Vo cos(wt). 

Quando la particella attraversa la regione tra le due D in cui c'è campo elettrico VIENE ACCELERATA CON ACCELERAZIONE a= qE/m e aumenta la sua velocità, entra nel campo magnetico e compie una traiettoria semicircolare. Nel frattempo la polarità tra i due conduttori si è invertita e la carica si trova di nuovo attratta dalla polarità di segno opposto.
 
il raggio della traiettoria è data da : R=vm/qB. e quindi R/v=m/qB è costante.
Il periodo della carica  è : 

rimane costante. La carica impiega sempre lo stesso tempo per percorrerre la sua traiettoia semi circolare. Basterà quindi fissare una frequenza del generatore uguale a quella della particella .


ESPERIMENTO DI THOMSON: SCOPERTA DEGLI ELETTRONI


1884 : Edison scopre l’effetto termoelettronico. Un filo metallico incandescente è capace di emettere dei particolari raggi detti "RAGGI CATODICI” perchè emessi dal catodo che è l'elettrodo negativo.

Dal 1880 al 1896: J.J. Thomson studia la natura dei raggi catodici e scopre che sono particelle cariche perché deviate da un campo elettrico. Usando il campo magnetico dimostra che sono cariche negative.
Thomson 1896
Nel suo celebre esperimento del 1896 determina il rapporto carica massa di queste particelle che chiama ELETTRONI. Il rapporto carica massa identificano le particelle. Nel 1905 Millikan determina il valore della carica elementare e ritrova lo stesso rapporto carica massa. Quindi si dimostrò che i portatori di carica sono gli elettroni.



ESPERIMENTO:

Le particelle entrano con velocità v0 in campo elettrico ortogonale E (condensatore piano).
Subiscono una deflessione d misurabile sullo schermo.
 
Si ricava il tempo t=L/v0 e si sostituisce :

Da questa si può ricavare il rapporto carica massa:
dove manca solo il valore della velocità iniziale v0.
Per determinare v0 sovrappone al campo elettrico E un campo magnetico B le cui linee di forza sono perpendicolari a quelle del campo elettrico e alla direzione del fascio.
Le particelle subiscono la forza di Lorentz diretta nella stessa direzione del campo E ma in verso opposto.
Si regola  il campo B fino a quando la deflessione ritorna a zero. La condizione di equilibrio è:



http://www.esperimentifisica.cloud/Thomson/Thomson.html
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