Fisica

Volume progettato per i corsi di laurea che prevedono un unico insegnamento dedicato alla Fisica. Questa sesta edizione contiene due novità didattiche: la trattazione della Fisica moderna (che include la Fisica quantistica, la Fisica atomica, la Fisica nucleare e la Fisica delle particelle) e la presenza di materiale didattico aggiuntivo in formato e-book.

Cos'è una teoria del tutto? Frank Close è chiaro: «Una teoria che si basa sugli studi in ogni campo rilevante del sapere attuale - fisica, astronomia, matematica - per cercare di spiegare tutto ciò che sappiamo a oggi dell'universo». È così che in questo breve e compatto libro inizia il viaggio attraverso le più note teorie del tutto: dall'universo - meccanismo perfetto - di Isaac Newton, al Sistema del mondo di Pierre-Simon de Laplace, dall'unificazione delle leggi dell'elettricità e del magnetismo, ad opera di James Clerk Maxwell - che fece baluginare la quasi-fine dell'indagine sul mondo -, fino alla spiegazione meccanica alla base della termodinamica che sembrò, davvero, permetterci di spiegare ogni cosa - il calore, la luce, la materia. E ancora le più recenti strade battute dai fisici: dalle superstringhe (rese popolari da Brian Greene) alla quantum loop gravity (resa popolare da Carlo Rovelli), e il Multiverso (di Max Tegmark), la materia oscura e molte altre strane cose. Ogni volta che ci sembra di averlo compreso, il tutto si sposta, scarta di lato, spalanca alla vista intere regioni inesplorate di cui non si sospettava neppure l'esistenza.

Il manuale è pensato principalmente per gli studenti che affrontano la Fisica Tecnica nelle facoltà di Ingegneria, offrendo una panoramica dettagliata dei principi di base della materia e fornendone gli elementi concettuali fondamentali per apprenderla. Sono illustrate le principali declinazioni di termodinamica, fluidodinamica e trasmissione del calore, identificando nel dettaglio le loro applicazioni nell’ambito dei sistemi termici. In questa seconda edizione è stata uniformata la notazione alle unità di misura del Sistema Internazionale, è stata svolta una revisione critica di tutto il contenuto con ampliamento e riscrittura di numerosi contenuti ed è stato introdotto un nuovo capitolo sugli scambiatori di calore. L’uso costante di esemplificazioni pratiche di applicazione delle teorie illustrate rende il testo completo e accessibile, mentre gli esercizi a fine capitolo permettono agli studenti di mettere alla prova le conoscenze acquisite.

Il manuale è pensato, come testo di riferimento, a supporto degli insegnamenti della Fisica Tecnica e della Termodinamica, in particolare per i corsi di laurea nelle Scuole di Fisica e Ingegneria. Il testo affronta i principi fondamentali della termodinamica e della trasmissione del calore, riportando anche numerose applicazioni tecniche, in maniera chiara e intuitiva, senza far ricorso a complesse elaborazioni matematiche. L’approccio diretto, tipico di Çengel, accompagna lo studente nella comprensione dei fenomeni, proponendogli un confronto con numerose applicazioni tecniche e con problemi pratici, ampiamente illustrati, che fanno parte integrante della vita quotidiana. A fine libro è incluso un Eserciziario con oltre 300 problemi con le relative soluzioni, mentre sulla piattaforma Connect, accessibile a chi acquista il volume, sono disponibili ulteriori 700 esercizi.

Con questo libro, Sean Carroll, fisico teorico e tra gli scrittori di scienza più famosi al mondo, riscrive la storia della fisica del XX secolo. "Qualcosa di nascosto a fondo" dimostra che affrontare il principale enigma della meccanica quantistica significa trasformare completamente il modo in cui pensiamo allo spazio e al tempo. Carroll riconcilia la meccanica quantistica con la teoria della relatività di Einstein, e questo cambia davvero tutto. La maggior parte dei fisici non ha mai ammesso la spiacevole verità: la fisica è in crisi dal 1927. La meccanica quantistica ha sempre mostrato lacune evidenti, che semplicemente si è preferito ignorare. I divulgatori sottolineano quanto vi sia di misterioso e impossibile da capire. I professori scoraggiano gli studenti dall'inoltrarsi nel «vicolo cieco» delle basi della teoria quantistica. Carroll invece, con questo libro audace quanto plausibile, afferma che la crisi può trovare una sua fine. Dobbiamo solo accettare che ci sia piú di uno di noi nell'universo. Ci sono molti e molti Sean Carroll. Molti di ognuno di noi. Copie di ognuno di noi vengono generate migliaia di volte al secondo. In accordo con la teoria dei comportamenti quantistici dei molti mondi, ogni volta che si verifica un evento quantistico, un mondo si divide insieme a tutto ciò che contiene, a eccezione di quell'altro mondo in cui l'evento non si è verificato. Passo dopo passo e con lucidità, Carroll affronta le principali obiezioni a questa sorta di rivelazione ultraterrena, fino a quando la sua tesi non risulterà inesorabilmente dimostrata.

Il libro fornisce un racconto affascinante su due grandi fisici, Einstein e Heisenberg, che hanno scoperto rispettivamente la relatività e la meccanica quantistica. In una lingua comprensibile anche ai profani, vengono descritti e spiegati i loro lavori che hanno iniziato la fisica del Ventesimo secolo. Le due biografie parallele sottolineano le differenze e le similarità tra i destini di questi due geni. Queste straordinarie menti hanno costruito i fondamenti della fisica moderna per decine di anni. Senza i loro contributi, il nostro mondo non sarebbe stato possibile. La descrizione scientifica del libro mostra come si è aperto il secolo della fisica moderna che ha permesso il mondo digitale del computer, i satelliti e altri materiali innovativi.

Esposizione divulgativa delle ricerche di Paola Zizzi, fisica teorica. Si applicano i principi della computazione quantistica allo spaziotempo discreto e alle teorie della mente.

Con la scoperta, alla fine del XIX sec., di una serie di anomalie sperimentali non comprensibili all'interno della costruzione galileiana-newtoniana, si scatenava un dibattito serrato proprio sulla validità ed il senso di quella che fino ad allora era considerata la "scienza", tout court. Coinvolgendo tematiche di natura filosofica e dibattiti che covavano da secoli sotto la cenere. La comune vulgata è oggi che le scoperte della Meccanica Quantistica abbiano definitivamente emarginato la Scienza dei secoli precedenti aprendo le porte a confusi orizzonti interpretativi. I saggi ripresi in questo volume rimettono in discussione ciò che taluni danno per scontato, approfondendo le radici filosofiche dei due paradigmi che si confrontano oggi, segnalando con dovizia di particolari le posizioni di illustri studiosi dell' uno e dell' altro campo, e segnalando come la metafisica di ogni singolo ricercatore sia condizionata dal paradigma dominante nella società in una data epoca.

Quali sono i tipi di energia nel mondo? Quanta ne consumiamo, da dove viene e quanta ne consumeremo nei prossimi anni? Esiste una fonte energetica “migliore” delle altre? Elettricità, combustibili, biomasse sono costantemente al centro di dibattiti e confronti, saranno un tema centrale nel nostro futuro e in quello dei nostri figli, eppure non è sempre facile ottenere informazioni attendibili, e dunque orientarsi. Questo libro presenta, con un linguaggio sempre chiaro e comprensibile e un ricco apparato visuale, una panoramica delle fonti esistenti, ipotizzando fra l’altro gli scenari del futuro prossimo. Petrolio, gas naturale, carbone, uranio, vento… Ogni fonte di energia è valutata tramite parametri standard che permettono un rapido e semplice confronto. In ogni capitolo è sviluppato il principio di funzionamento della fonte energetica, la sua storia e le motivazioni più importanti che condizionano la valutazione dei parametri. Lo scopo finale è fornire al lettore la consapevolezza di cosa comporti scegliere una fonte piuttosto che un’altra, così da aiutarlo a interpretare con maggior cognizione le dichiarazioni sui media, le prospettive geopolitiche e gli aspetti di un futuro che sta già bussando alle nostre porte e che, lo si voglia o meno, riguarda tutti noi.

Nata nel 1867 a Varsavia, allora parte dell’impero russo, ma naturalizzata francese, Marie Curie è stata la prima donna a vincere un premio Nobel (1903, Fisica) per i suoi studi sulla radioattività e l’unica donna ad averne vinti due (1911, Chimica), quest’ultimo assegnatole per aver isolato il radio allo stato puro. È stata anche la prima donna a salire in cattedra alla Sorbona, dopo l’improvvisa scomparsa nel 1906 di suo marito Pierre, investito da un carro sotto la pioggia in Rue Dauphine a Parigi. La stessa Marie Curie morirà di leucemia a causa della costante esposizione alle radiazioni che, a tutt’oggi, rendono le sue carte e persino i suoi libri di cucina pericolosi da maneggiare. Così come per il precedente volume dedicato ad Alexander Fleming, la collana propone le prolusioni di un altro gigante della scienza contemporanea, il cui ingegno e spirito di sacrificio hanno significato così tanto per il genere umano, in un torno di tempo in cui è essenziale ricordare l’importanza della scienza per la difesa della salute e della vita di tutti.

Tra i più grandi spiriti della nostra epoca, Planck compì la costruzione della termodinamica e pose le basi di quella rivoluzionaria teoria dei quanti che insieme alle scoperte di Einstein sta alla base di tutta la fisica contemporanea. Nella seconda parte della sua vita Planck intrattenne un'ampia corrispondenza scientifica e scrisse numerosi saggi su questioni fisiche connesse con i problemi più generali; questi saggi sono raccolti nel presente volume, e nel loro genere costituiscono un insuperato esempio di alta divulgazione («tutti straordinariamente semplici – scrive Planck –, i testi riguardano il compito della fisica come indagine del mondo esteriore reale») e insieme di riflessione scientifica e umana, tanto che sono diventati giustamente celeberrimi.

Il volume presenta quattro lavori, sotto forma di articoli, con cui si vuole offrire una rilettura di argomenti che fanno parte del curriculum di fisica del liceo. Il primo articolo contiene un approfondimento sulle grandezze cinematiche applicate nel moto rettilineo. Tale analisi consente di ricavare, ad esempio, l'espressione analitica della distanza totale percorsa e di metterla in relazione con quella della posizione nel moto uniformemente accelerato. Il secondo articolo propone una riflessione su una traccia della prova di matematica relativa all'Esame di Stato del 2019. La specificazione del modello contenuta nella traccia non è compatibile con una delle equazioni fondamentali dell'elettromagnetismo. Pertanto, è descritta una rappresentazione modellistica alternativa che, servendosi di funzioni lineari a tratti, fornisce una risoluzione, anche se approssimata, del problema rilevato. Il terzo articolo approfondisce i concetti di spazio e tempo in Relatività Ristretta, utilizzando i diagrammi spazio-tempo. Il quarto articolo, infine, propone uno studio del selettore di velocità, in cui sono verificate condizioni di compatibilità tra le relazioni utilizzate nella teoria dell'elettromagnetismo e le leggi della meccanica classica e relativistica.