Limiti della meccanica nella descizione dei fenomeni fisici: esempi
1. Oscillatore smorzato
Il tasso di decrescita dell'energia meccanica H di un oscillatore smorzato, secondo la Meccanica, è:
dove m è
la massa del corpo oscillante, v la sua velocità e g
il coefficiente di attrito viscoso fra fluido e corpo. Cosa succede dell'energia
dissipata?
Di quanto si riscalda la massa m al termine del moto? Cosa cambia nel fluido?
Il fenomeno è reversibile? Cioè, una volta che il moto è terminato, è possibile
che il fluido restituisca l'energia accumulata e la massa si rimetta spontaneamente
ad oscillare riportandosi alle condizioni iniziali?In genere le risposte della
Meccanica a queste domande sono inesistenti, incomplete o inadeguate.
2. Gas racchiuso in un cilindro
| Quando il gas viene riscaldato esso si espande e solleva la massa m posta sul coperchio. Perché il gas si espande? Perché la massa m acquista energia cinetica? Quali i meccanismi di trasmissione dell'energia? Anche per queste domande la meccanica è in grado di offrire solo risposte qualitative. |
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3. Scambio di calore tra due corpi a temperature diverse
| I
corpi in figura, inizialmente a temperature diverse, dopo essere stati portati
a contatto raggiungono una eguale temperatura finale? Come si calcola la
temperatura finale dei due corpi? Perché è il corpo caldo a riscaldare quello
freddo e non accade invece che il corpo freddo si raffreddi ulteriormente
a beneficio di quello caldo?
Anche le risposte a queste domande vanno ricercate nell'ambito della Termodinamica.
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4. Le stelle: sorgenti di energia
| Il
sole brilla stabilmente da miliardi di anni. Quale è la temperatura media
del sole? Quale è l’origine dell’energia che esso emette? Perché
l'emissione è stabile? La Termodinamica contribuisce, assieme alla fisica nucleare, a rispondere a queste domande. |
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