FISICA GENERALE AB
cod. 13109

Anno accademico 2008/09
1° anno di corso - Secondo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Fisica sperimentale (FIS/01)
Field
Fisica e chimica
Tipologia attività formativa
Base
81 ore
di attività frontali
9 crediti
sede:
insegnamento
in - - -

Obiettivi formativi

<br /> <br />Il corso si propone di fornire allo studente una conoscenza organica delle leggi fondamentali della meccanica classica (del punto materiale e dei sistemi, con cenni ai fluidi ed alle deformazioni dei solidi) e le nozioni fondamentali di termodinamica e di elettrostatica. Lo studente dovrà comprendere gli aspetti fondamentali degli argomenti trattati ed acquisire la capacità di impostare e risolvere in modo autonomo semplici problemi.<br /><br /> 

Prerequisiti

<br />Si richiede la conoscenza delle matematiche elementari e dei fondamenti del calcolo differenziale ed integrale

Contenuti dell'insegnamento

<br /> <br />Modulo A<br />Grandezze fisiche. Dimensioni, unità di misura; sistemi di unità di misura e grandezze campione; cifre significative; grandezze fisiche fondamentali e derivate.<br />I vettori. Grandezze vettoriali; operazioni fra vettori.<br />Cinematica del punto materiale. Grandezze cinematiche fondamentali (spostamento, velocità, accelerazione); classificazione dei moti: moti rettilinei (uniforme, uniformemente accelerato, es. caduta dei gravi), moti in due dimensioni (es. moto del proiettile, moto circolare); accelerazione radiale e tangenziale; sistemi di riferimento.<br />Dinamica del punto materiale. Le leggi di Newton; forze di contatto e a distanza; il diagramma di corpo libero; dinamica del moto rettilineo, dinamica del moto circolare; sistemi di riferimento inerziali e non inerziali; forze fittizie.<br />Lavoro ed energia. Concetti di lavoro ed energia cinetica; il teorema lavoro-energia cinetica; la potenza; forze conservative ed energia potenziale; l'energia meccanica e la conservazione dell’energia meccanica.<br />Quantità di moto. Definizione di quantità di moto e di impulso; legge di conservazione della quantità di moto. <br />Sistemi discreti e continui. Il centro di massa.<br />Il corpo rigido. Cinematica del corpo rigido: traslazione e rotazione (spostamento, velocità e accelerazione angolari); relazioni fra grandezze cinematiche rotazionali e lineari.<br />Dinamica del corpo rigido. Momento di una forza rispetto ad un asse; centro di gravità; momento di inerzia; teorema degli assi paralleli;  momento angolare; equazioni cardinali della dinamica; teoremi di Koenig; energia cinetica rotazionale e lavoro; legge di conservazione del momento angolare; moto di rotolamento perfetto.<br />Gravitazione universale. Legge di gravitazione universale e leggi di Keplero.<br />Urti. Forze impulsive ed urti a due corpi (urti centrali in 1 e 2D, urti con corpi rigidi liberi o vincolati).<br />Statica del corpo rigido. Condizioni di equilibrio statico del corpo rigido.<br />Le oscillazioni. Cinematica e dinamica del moto armonico; considerazioni energetiche per l’oscillatore armonico. <br /> <br />Modulo B<br />I sistemi continui. Deformazioni nei solidi: cenni; grandezze e leggi fondamentali della fluidostatica e della fluidodinamica: legge di Stevino, di Archimede, equazione di continuità; teorema di Bernoulli.<br />Introduzione alla Termodinamica. Variabili termodinamiche e concetti di base. <br />Temperatura. Principio zero della termodinamica ed equilibrio termico; definizione di temperatura; termometri e scale di temperatura Kelvin e Celsius; il temometro a gas a volume costante; la dilatazione termica. <br />I gas perfetti. Equazione di stato dei gas ideali; teoria cinetica dei gas; teorema di equipartizione dell’energia; trasformazioni termodinamiche per gas perfetti; trasformazioni reversibili e irreversibili; diagramma pressione-volume; equazione di Van der Vaals per i gas reali.<br />Il calore. Scambio di calore fra sistemi: capacità termica e calore specifico; calore latente; meccanismi di conduzione del calore.<br />Il lavoro termodinamico. Calore e lavoro nelle trasformazioni termodinamiche per i gas perfetti (trasformazioni isobare, isocore, isoterme, adiabatiche). <br />Primo principio della termodinamica. L’energia interna nelle trasformazioni termodinamiche;  relazione di Meyer tra i calori specifici. <br />Secondo principio della termodinamica. Macchine termiche e rendimento; il ciclo di Carnot; la scala assoluta della temperatura; l’entropia; cenni su entropia-disordine-probabilità.<br />Introduzione alla elettrostatica.  Conduttori e isolanti; la carica elettrica; la legge di Coulomb.<br />Forza e campo di forze. Definizione di campo scalare e campo vettoriale; linee di forza; campi elettrici generati da distribuzioni discrete e continue di carica; moto di una particella carica in un campo elettrico; flusso del campo elettrico attraverso una superficie e legge di Gauss; determinazione del campo elettrico per distribuzioni di carica di elevata simmetria; i conduttori; il dipolo elettrico.<br />Il potenziale elettrostatico. Il potenziale: parallelismo fra potenziale elettrostatico e gravitazionale; superfici equipotenziali; relazioni tra campo e potenziale; calcolo del potenziale elettrostatico per distribuzioni discrete e continue di carica.<br />Condensatori. Capacità di un conduttore isolato; condensatori; capacità di un condensatore; energia immagazzinata nel campo elettrico; polarizzazione della materia e dielettrici; la costante dielettrica; collegamento in serie e in parallelo di condensatori.<br />Corrente elettrica. Corrente elettrica e densità di corrente; legge di Ohm; effetto Joule; resistenza, resistività e conducibilità; resistenze collegate in serie ed in parallelo; leggi di Kirchoff; cenni ai circuiti RC.

Programma esteso

- - -

Bibliografia

<br /> <br />Testi consigliati <br />D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fisica vol. 1 e 2 - VI edizione (casa editrice Ambrosiana) <br />W.E. Gettys, F.J. Keller, M.J. Skove, Fisica classica e moderna vol. 1 e 2 (casa editrice McGraw-Hill)<br /> <br />Testi di approfondimento <br />S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, Fisica Generale, Meccanica e Termodinamica (casa editrice Ambrosiana)<br />P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica vol. 1 e 2 oppure Elementi di Fisica in più volumi (casa editrice ediSES)<br />R.G.M. Caciuffo, S. Melone, Fisica Generale - Meccanica e termodinamica (casa editrice Masson S.p.A.)<br /><br />

Metodi didattici

<br />Il metodo di insegnamento si basa su lezioni teoriche ed esercitazioni. <br />La prova d'esame consiste in una prova scritta ed una prova orale con possibilità di prove in itinere.

Modalità verifica apprendimento

- - -

Altre informazioni

- - -