FISICA GENERALE I
M - Z

Modulo DIDATTICA FRONTALE

Anno accademico 2022/2023 - Docente: Maria Grazia GRIMALDI

Risultati di apprendimento attesi

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 saranno presentate in termini di struttura logica e matematica e di evidenze sperimentali. Al termine del corso, lo studente avrà acquisito capacità di ragionamento induttivo e deduttivo, sarà in grado di schematizzare un fenomeno in termini di grandezze fisiche e di impostare un problema e risolverlo con metodi analitici. Lo studente applicherà il metodo scientifico allo studio di fenomeni naturali e sarà in grado di valutare criticamente analogie e differenze tra sistemi fisici e le metodologie da applicare. Lo studente sarà in grado di esporre con proprietà di linguaggio un argomento di meccanica classica e/o termodinamica focalizzando il processo induttivo/deduttivo che dalle ipotesi di partenza permette di arrivare alle conclusioni.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

didattica frontale con coinvolgimento degli studenti

Prerequisiti richiesti

È indispensabile che lo studente abbia padronanza degli argomenti di matematica elementare (algebra, geometria, trigonometria, geometria analitica) e conoscenza di quelli di analisi matematica (calcolo differenziale e integrale). Infatti, per l'esposizione dei concetti fisici inclusi nel programma del corso si fa uso dei seguenti strumenti matematici: equazioni e sistemi di equazioni di 1° e di 2° grado, funzioni trigonometriche e loro proprietà, funzioni esponenziali e loro proprietà, funzioni logaritmiche e loro proprietà, equazioni di luoghi di punti nel piano e nello spazio, derivate e integrali di funzioni di una variabile, equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti.

Per l'apprendimento, e/o il consolidamento, in autonomia delle conoscenze preliminari richieste possono risultare utili i corsi di matematica e di analisi matematica di base disponibili su piattaforme di e-learning quali ad esempio Federica Web Learning e Coursera for Campus, a cui gli studenti dell'Ateneo hanno accesso.

Frequenza lezioni

Obbligatoria, secondo quanto previsto nel Regolamento Didattico

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) Zemansky, Calore e Termodinamica, Zanichelli

5) Fermi, Termodinamica, Bollati Boringhieri


Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Meccanica del punto materiale:  14 ore
2Meccanica dei sistemi di punti materiali: 10 ore
3Dinamica del corpo rigido: 10 ore
4Gravitazione: 10 ore
5Proprietà elastiche dei solidi: 4 ore
6Oscillazioni e onde: 14 ore
7Proprietà meccaniche dei fluidi: 8 ore
8Termodinamica: 21 ore

VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova scritta e in un colloquio orale. La prova scritta consiste di 3 (o  4) problemi da risolvere in un tempo max di 2 ore. Per conoscere la tipologia dei problemi proposti consultare il sito http://nanostar.jimdo.com/.

La valutazione della prova scritta terrà conto dell’impostazione di risoluzione dei problemi, della correttezza dei calcoli numerici e delle cifre significative, delle argomentazioni a supporto della procedura seguita. Il voto minimo di ammissione all’esame orale è di 18/30.

La valutazione del colloquio orale terrà conto della capacità dello studente di utilizzare gli ordini di grandezza nell’analisi di un fenomeno, della capacità di valutare criticamente analogie e differenze tra sistemi fisici, del livello di approfondimento dei contenuti esposti e della sua proprietà di linguaggio e di esposizione.

La prova scritta ha validità limitata, è necessario completare l’esame superando il colloquio orale nello stesso anno solare della prova scritta. Se lo studente non completa l'esame entro l’anno solare deve ripetere la prova scritta. 

 

In aggiunta per gli studenti frequentanti

l’esame potrà essere diviso in due prove parziali: una relative alla meccanica e gravitazione (prima prova parziale) e la seconda relativa alla termodinamica, e meccanica dei fluidi (seconda prova parziale). Il superamento di entrambe le prove parziali determinerà il conseguimento dell’esame. Tali prove parziali sono da considerarsi opportunità aggiuntive rispetto agli esami e non precludono la partecipazione agli appelli ordinari. 

Entrambe le prove parziali consistono di una prova scritta e di un colloquio orale. La prova scritta consiste di 3 problemi da risolvere in un tempo massimo di 2 ore (http://nanostar.jimdo.com/). Il voto minimo di ammissione ai rispettivi colloqui orali è di 15/30.

 

La prima prova si svolge alla fine del primo periodo didattico, nella sessione d’esami di febbraio. Gli studenti che avranno superato la prova scritta avranno accesso al colloquio orale che determinerà l’ammissione alla seconda prova parziale.

 

La seconda prova parziale potrà essere svolta in ognuno degli appelli ordinari della seconda e della terza sessione, secondo il calendario ufficiale. Lo studente che avrà superato la seconda prova scritta avrà accesso al colloquio orale che determinerà il risultato finale dell’esame.

Allo studente che supera la seconda prova scritta è concesso di sostenere il secondo colloquio orale anche in un successivo appello, purché entro l’anno solare della prova scritta.

 

Le due prove scritte parziali possono essere sostituite da prove in itinere da programmare in accordo tra docente e studenti.

 

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro l'Integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o DSA) del Dipartimento, prof.ssa Catia Petta.