FISICA GENERALE I M - Z

Anno accademico 2016/2017 - 1° anno
Docente: Maria Grazia GRIMALDI
Crediti: 15
SSD: FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Organizzazione didattica: 375 ore d'impegno totale, 291 di studio individuale, 84 di lezione frontale
Semestre:

Obiettivi formativi

L’obiettivo formativo del corso è fornire una conoscenza organica della Meccanica classica e della Termodinamica. Il percorso formativo per acquisire tale risultato è il seguente:

  • Studio delle leggi fondamentali della Meccanica classica del punto materiale e dei sistemi di punti con particolare riguardo alla cinematica, alle leggi di Newton ed ai principi di conservazione.
  • Studio della Dinamica del corpo rigido
  • Studio della Gravitazione universale
  • Studio dei fenomeni oscillatori ed ondulatori
  • Studio della meccanica dei fluidi
  • Studio di elementi di termologia
  • Studio delle leggi della termodinamica ed applicazioni a diversi sistemi fisici.

L’approccio alla descrizione dei sistemi e dei fenomeni sopra descritti sarà di tipo sperimentale e le teorie fisiche presentate in termini di struttura logica e matematica e di evidenze sperimentali. Al termine del corso, lo studente dovrà essere in grado di valutare analogie e differenze tra sistemi fisici e le metodologie da applicare. Dovrà aver acquisito la capacità di applicare conoscenza e comprensione mediante la soluzione di esercizi e problemi.


Prerequisiti richiesti

Sono richieste conoscenze di matematica di base: logaritmi, notazione esponenziale, equazioni di primo e secondo grado, sistemi di equazioni, disequazioni, trigonometria, geometria, funzioni reali.


Frequenza lezioni

La frequenza è obbligatoria.


Contenuti del corso

Meccanica del punto materiale:

• cinematica: moto in una, due, tre dimensioni

• Sistemi di riferimento e moti relativi

• leggi della dinamica

• forza, lavoro, energia cinetica

• quantità di moto ed impulso

• forze conservative, energia potenziale

• teoremi di conservazione

• momento angolare

• momento di una forza

• forze centrali

 

 

Meccanica dei sistemi di punti materiali

• centro di massa, massa ridotta

• conservazione della quantità di moto

• conservazione del momento angolare

• teoremi di konig

• teorema dell’energia cinetica

• urti elastici ed anelatici

 

 

Dinamica del corpo rigido

• definizione di corpo rigido

• rotazioni attorno ad un asse fisso

• momento d’inerzia

• teorema di Huygens-Steiner

• moto di puro rotolamento

• impulso angolare e momento dell’impulso

• ellissoide d’inerzia

• giroscopio

• corpo rigido libero

• statica

 

Gravitazione

• leggi di Keplero

• legge di gravitazione universale

•massa inerziale e gravitazionale

• campo gravitazionale

• energia potenziale gravitazionale

• teorema di gauss

• calcolo delle orbite

 

Proprietà elastiche dei solidi

• trazione e compressione

• scorrimento

• compressibilità

• bilancia di torsione

 

Oscillazioni e onde

• oscillatore armonico

• oscillatore armonico smorzato

• oscillatore armonico forzato

• risonanza

• onde longitudinali e trasversali

• analisi di Fourier

• natura fisica del suono

 

Proprietà meccaniche dei fluidi

• statica dei fluidi: legge di Stevino, Pascal, ed Archimede

• dinamica dei fluidi

• regime stazionario e teorema di Bernoulli

• viscosità

• moto laminare e moto vorticoso

 

TERMODINAMICA

• temperatura e termometria

• equazione di stato dei gas

• teoria cinetica dei gas

• lavoro e calore

• primo principio della termodinamica

• secondo principio della termodinamica

• entropia

• trasformazioni termodinamiche

• potenziali termodinamici

• cambiamenti di fase

• gas reali

• terzo principio della termodinamica


Testi di riferimento

1) R. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica – Vol. I , EdiSES - Napoli (Italia)

2) Focardi S., Massa I., Uguzzoni A., Villa M. - Fisica generale - MECCANICA E TERMODINAMICA, Casa editrice Ambrosiana

3) Halliday, Resnick, Krane, Fisica 1, Casa editrice Ambrosiana

4) Giancoli, Fisica 1, Casa editrice Ambrosiana

5) Young, Freedman, Ford, Principi di Fisica vol.1, _ ogni studente avrà accesso gratuito alla versione pdf di questo testo ed alla piattaforma web Mastering Physics



Programmazione del corso

 *ArgomentiRiferimenti testi
1* vettori, versori, operazioni con i vettori, derivata di un vettore 
2*cinematica unidimensionale 
3*cinematica 2D 
4*principi della dinamica 
5*reazioni vincolari 
6*attrito statico e dinamico 
7*forze elastiche 
8*lavoro, energia cinetica e potenziale 
9*conservazione energia meccanica 
10*momento angolare e momento di una forza 
11*sistemi di riferimento inerziali 
12*trasformazione velocità ed accelerazione in sistemi di riferimento in moto 
13*dinamica dei sistemi di punti materiali 
14*conservazione momento angolare 
15*teoremi di konig 
16*urti elastici ed anelastici 
17*definizione corpo rigido  
18*centro di massa 
19*momento angolare 
20*momento d'inerzia 
21*rotazioni attorno ad asse rigido 
22*moto rototraslatorio 
23*rotolamento 
24*moti giroscopici 
25*legge gravitazione  
26*massa inerziale e gravitazionale 
27*teorema del Viriale, teorema di Gauss 
28*calcolo orbite 
29*composizione moti armonici 
30*oscillatore armonico smorzato, forzato, risonanza 
31*onde trasversali e longitudinali, onde piane 
32*velocità di fase e di gruppo, onde in una barra, in una corda, nei gas 
33*onde stazionarie, suono e frequenza 
34*fluidi e statica dei fluidi 
35*dinamica dei fluidi, teorema di Bernoulli 
36*viscosità, moto laminare e vorticoso 
37*tensione superficiale 
38*sistema termodinamico e coordinate termodinamiche 
39*principio zero e temperatura 
40*teoria cinetica dei gas 
41*primo principio termodinamica 
42*calore specifico, gas reali, transizioni di fase 
43*macchine termiche 
44*secondo principio termodinamica 
45*teorema di Carnot 
46*entropia 
47*principio aumento dell'entropia 
48*significato statistico entropia 
49*terzo principio termodinamica 
50*potenziali termodinamici 
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova scritta e in un colloquio orale.

E' possibile sostenere separare l'esame in due prove parziali relative alla meccanica (prima prova in itinere) ed alla termodinamica ed alla meccanica dei fluidi (seconda prova in itinere). Ciascuna prova parziale prevede uno scritto ed un colloquio orale. La prova scritta inerente alla meccanica è consentita solo agli studenti che frequentano il corso e si svolge alla fine del primo periodo didattico. La prova scritta relativa alla seconda parte sarà riproposta nelle differenti sessioni come indicato nel calendario d'esami.

Il punteggio finale è in trentesimi, il voto minimo di ammissione all’esame orale è di 18/30. Superate le prove scritte è necessario sostenere e superare le prove orali nello stesso anno solare dello scritto. Quindi la prova scritta ha validità limitata, se lo studente non completa l'esame entro il periodo indicato deve ripetere lo scritto.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

per vedere la tipologia degli esercizi proposti consultare il sito http://nanostar.jimdo.com/

Le domande d'esame saranno relative agli argomenti trattati in aula durante le lezioni.