Fisica

In questo volume sono raccolte quattro conferenze che Albert Einstein tenne nel maggio del 1921 all'Università di Princeton. In esse il premio Nobel per la Fisica presenta i concetti fondamentali e gli strumenti matematici che stanno alla base della teoria della relatività. Concentrandosi sugli aspetti essenziali, Einstein mette in luce il cuore della teoria nel suo sviluppo concettuale, offrendo così un'introduzione chiara e autorevole per chi desidera comprenderla direttamente dalle sue parole.

Fin dall'antichità alcuni uomini particolarmente curiosi (poi li hanno chiamati scienziati), non si sono limitati ad osservare il mondo in cui vivevano - che, in fondo, è lo stesso in cui abitiamo anche noi oggi - ma hanno incominciato a porsi delle domande sul perché fosse fatto proprio così. Si sono chiesti, ad esempio, perché il Sole sorge e tramonta tutti i giorni (dove va a dormire di notte?). Perché gli oggetti pesanti devono per forza cadere (e chi li sta tirando verso il basso?). Perché solo alcuni corpi galleggiano sull'acqua (che differenza c'è fra un grosso pezzo di legno che sta a galla e un minuscolo sassolino che invece va a fondo?). Perché, dopo un temporale a volte compare l'arcobaleno (da dove saltano fuori tutti quei colori?). E così via. Ed è proprio grazie agli innumerevoli tentativi di comprendere le regole a cui obbedisce la natura, ostinatamente portati avanti nelle varie epoche della storia, che oggi siamo in grado di dare una spiegazione ragionevole a (quasi) tutti i fenomeni di cui siamo quotidianamente spettatori. Io ne ho selezionati alcuni che mi sembrano particolarmente interessanti, per condurvi passo dopo passo alla loro comprensione. Per fare un po' d'ordine ho raggruppato i vari argomenti in cinque diverse sezioni. Vorrei, infine, rassicurarvi sul fatto che quello che vi sto proponendo di leggere non richiede un particolare impegno, e quindi può essere facilmente compreso anche da coloro che ritengono di non possedere un particolare feeling per la fisica e la matematica (in tutto il libro non compare nemmeno una formula, ve l'assicuro!). Sono sicuro che la lettura non vi annoierà perché la scoperta di cose nuove - sono quasi certo che molte delle cose che leggerete saranno per voi una vera novità! - non lascia mai indifferenti.

Questo volume contiene una raccolta di problemi svolti e ampiamente commentati su argomenti selezionati di Elettromagnetismo e Ottica. Il volume nasce dall'esperienza didattica maturata dagli autori nell'insegnamento dei corsi di Fisica Generale presso le Facoltà di Ingegneria del Politecnico di Milano. Lo scopo di questa raccolta di problemi è di fornire agli studenti delle Facoltà di Ingegneria e Scienze un valido supporto didattico allo studio della Fisica Generale nell'ambito di un corso di base. Rispetto alla precedente edizione, questa nuova versione presenta un'importante integrazione: l'inserimento di alcune pagine introduttive che sintetizzano e chiariscono la teoria essenziale relativa ai temi degli esercizi proposti, offrendo così allo studente uno strumento più organico e immediato per orientarsi tra principi teorici e applicazioni pratiche. Inoltre, una selezione di svolgimenti dettagliati di alcuni problemi è resa disponibile sul TextinCloud, favorendo l'approfondimento e l'autonomia nello studio. I problemi sono raggruppati nelle seguenti aree tematiche: elettrostatica nel vuoto e nella materia; correnti elettriche; magnetostatica nel vuoto e nella materia; campi elettrici e magnetici variabili nel tempo; onde elettromagnetiche; ottica geometrica; ottica ondulatoria. Nella stessa collana sono disponibili raccolte di problemi di Meccanica e di Termodinamica.

Una scoperta che ha riscritto le regole della fisica, spingendoci oltre i confini del noto: nel 1900, la formula dell'emissione di corpo nero di Max Planck getta le basi della meccanica quantistica, aprendo squarci su un universo inaspettato. Un passaggio fondamentale per studiare quantitativamente innumerevoli sistemi fisici: i pianeti, le stelle e l'universo primordiale, in ambito astronomico; l'atmosfera terrestre e il bilancio termico del pianeta Terra, in ambito ambientale; è inoltre necessaria per applicazioni tecnologiche che vanno dall'illuminazione ai satelliti, al condizionamento degli edifici, ai sistemi di visione notturna. In questo libro la storia della formula che ancora «illumina» la nostra comprensione del cosmo.

Il manuale guida lo studente in modo chiaro e strutturato nella preparazione all’esame di Fisica e risponde puntualmente alle nuove esigenze didattiche e contenutistiche del programma ministeriale ufficiale. Gli argomenti coprono i principali fenomeni fisici con particolare attenzione alle applicazioni nei processi biologici e nei contesti clinici e diagnostici. Argomenti del libro: Radiazioni elettromagnetiche e ottica; Elettricità e magnetismo; Termodinamica e trasmissione del calore; Onde meccaniche e acustica; Meccanica dei fluidi; Meccanica e leggi del moto; Metodi della fisica e analisi delle grandezze fisiche. Tutta la teoria da conoscere, le mappe concettuali e i quiz commentati per prepararti efficacemente agli esami di sbarramento previsti al termine del semestre filtro. E il campus online ti offre la possibilità di acquistare risorse digitali premium per una preparazione completa, pratica e sempre accessibile.

L'alba dell'era nucleare ha visto la luce il 16 luglio 1945, nel deserto di Jornada del Muerto, New Mexico, con il primo test atomico della storia, Trinity. Questo evento ha cambiato il corso della Seconda guerra mondiale e definito le basi di una nuova era scientifica, caratterizzata dalla scoperta di materiali inediti che hanno sviluppato un potenziale tecnologico incredibile, fino ad allora neanche ipotizzabile. Il Progetto Manhattan è stata un'impresa unica, che ha coinvolto migliaia di scienziati, ingegneri e tecnici, coordinati da Robert Oppenheimer, Edward Teller ed Enrico Fermi. Ma cosa ha significato davvero l'esplosione della prima bomba atomica? Quali sono state le sue evoluzioni scientifiche, le sue implicazioni etiche e sociali, le sue contraddizioni? Cosa nasce dalle ceneri di Trinity?

L'opera descrive tre esperienze, di cui le due iniziali sono da considerarsi introduttive a quella finale, volta alla verifica empirica della distribuzione degli errori attraverso una serie di misure dell'altezza di una colonna di palline. La prima parte delinea il concetto di grandezza fisica basandosi sull'esempio della taglia delle scarpe. La seconda parte evidenzia come, all'aumentare della sensibilità del metodo di misura utilizzato, gli errori accidentali si manifestino. La terza parte, attraverso l'elaborazione dei dati, consente il confronto dell'istogramma con la curva degli errori, e dei relativi parametri caratteristici, scarto ed errore: quadratico medio; medio; probabile.

In questo volume la fisica viene presentata con un approccio graduale – prima i nuclei e poi le particelle – e con una esposizione che tiene conto dello sviluppo delle conoscenze attraverso l’acquisizione di risultati sperimentali, dai quali discendono, poi, i modelli teorici. L'approccio utilizzato dagli autori ha il vantaggio di non richiedere allo studente un bagaglio di conoscenze preventive che vadano oltre quelle fornite dai corsi di fisica del primo biennio universitario e di un corso di base di meccanica quantistica non relativistica.

Come scegliere la coda «più veloce»? Come viaggiare in metropolitana senza sbilanciarsi e cadere? È davvero possibile prevedere il meteo? La nostra vita è costellata di momenti in cui la strategia giusta potrebbe aiutarci a evitare un problema, o a risolverlo con meno fatica. E certo, per scegliere questa strategia non è indispensabile conoscere la fisica, però aiuta. Le leggi che governano l’universo, infatti, possono sembrare più grandi di noi, ma in realtà sono tutte attorno a noi, pronte da usare a nostro vantaggio. Grazie a loro potremo vincere l’eterna battaglia contro il tempo per sbrinare il parabrezza senza danni in un mattino d’inverno. Sapremo come caricare il bagagliaio al meglio senza compromettere la stabilità dell’auto (e senza ritrovarci a viaggiare con dodici borse «che non ci stavano» a ingombrare l’abitacolo). E se decidessimo di diventare campioni olimpionici di stile libero, ci sarà utile sapere che la distanza ottimale tra le dita delle nostre mani, mentre nuotiamo, dev’essere di 8 mm. Naturalmente anche per costruire una piramide, o per catturare l’energia di sole, acqua e vento, sarà meglio tener conto di alcuni trucchi della fisica. Ma se ci servisse solo capire se un uovo è fresco oppure no? Facile, ci aiuterà il principio di Archimede. Questo libro divertente, informativo, alla portata di tutti racconta i molti modi in cui ogni giorno – anche quando usiamo uno smartphone o apriamo una lattina – la fisica ci viene incontro e ci può servire. E se qualcosa restasse poco chiaro, possiamo sempre chiedere al nostro gatto: perché anche gli animali, con le ingegnose caratteristiche di cui la natura li ha dotati per adattarsi alle sue leggi, sono talenti fisici di tutto rispetto.

Albert Einstein non è soltanto uno dei massimi scienziati della storia: è un’icona universale, un modello di intelligenza e immaginazione. Figura insieme familiare e indecifrabile, continua a esercitare un fascino profondo sul grande pubblico, nonostante le sue teorie siano tra le più ardue mai concepite. La sua immagine è ovunque, ma la sua opera resta spesso inaccessibile. Edelstein e Gomberoff ripercorrono le «ore stellari» della sua vita con una narrazione avvincente, costellata di aneddoti che rivelano l’umanità di colui che ha rivoluzionato fisica e astronomia. La relatività generale, l’effetto fotoelettrico, l’equivalenza tra massa ed energia, la curvatura dello spazio-tempo: idee difficili ma non inavvicinabili, se ricondotte al contesto storico e intellettuale da cui sono nate. Ogni teoria nasce da un’intuizione, un conflitto, un’ossessione. Tra esperimenti mentali, lettere, viaggi e riferimenti letterari, affiora un Einstein inquieto e tenace, nemico del dogma, capace di mettere in discussione anche le proprie convinzioni. Dedicato «alle menti inquiete del nostro tempo», "Einstein per perplessi" è un atto di fiducia nella possibilità di comprendere ciò che ci sfugge. Perché dietro ogni grande equazione si cela un gesto profondamente umano: il desiderio di vedere più lontano.