Obiettivi formativi
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) e le nozioni fondamentali di termodinamica e di elettrostatica. Lo studente dovrà comprendere gli aspetti fondamentali della materia ed acquisire la capacità di impostare e risolvere in modo autonomo semplici problemi. E’ a disposizione degli studenti un sito Internet, specifico per il corso, attraverso il quale è fornito materiale didattico.
Prerequisiti
Si richiede la conoscenza delle matematiche elementari e dei fondamenti del calcolo differenziale ed integrale, perciò i corsi di Analisi Matematica I<br />
Geometria sono considerati propedeutici al corso di Fisica Generale I<br />
<br />
Contenuti dell'insegnamento
MODULO A<br />
<br />
<u>Grandezze fisiche</u> <br />
Dimensioni, unità di misura; sistemi di unità di misura e grandezze campione; cifre significative; grandezze fisiche fondamentali e derivate.<br />
<u>I vettori</u> <br />
Grandezze vettoriali; operazioni fra vettori.<br />
<u>Cinematica del punto materiale</u> <br />
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 />
<u>Dinamica del punto materiale</u><br />
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 />
<u>Lavoro ed energia </u><br />
Concetti di lavoro ed energia cinetica; il teorema lavoro-energia cinetica; la potenza; forze conservative ed energia potenziale; conservazione dell’energia meccanica.<br />
<u>Quantità di moto</u> <br />
Definizione di quantità di moto e di impulso; legge di conservazione della quantità di moto. <br />
<u>Sistemi discreti e continui</u> <br />
Il centro di massa. Velocità ed accelerazione del centro di massa.<br />
<u>Il corpo rigido</u> <br />
Cinematica del corpo rigido: traslazione e rotazione (definizione delle grandezze spostamento, velocità e accelerazione angolari); relazioni fra grandezze cinematiche rotazionali e lineari.<br />
<u>Dinamica del corpo rigido</u> <br />
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 />
<u>Gravitazione universale</u> <br />
Legge di gravitazione universale e leggi di Keplero.<br />
<u>Urti</u> <br />
Forze impulsive ed urti a due corpi (urti centrali in 1 e 2D, urti con corpi rigidi liberi o vincolati)<br />
<u>Statica del corpo rigido</u> <br />
Condizioni di equilibrio statico del corpo rigido.<br />
<u>Le oscillazioni</u> <br />
Cinematica e dinamica del moto armonico; considerazioni energetiche per l’oscillatore armonico. <br />
<br />
MODULO B<br />
<br />
<u>I sistemi continui</u> <br />
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 />
<u>Introduzione alla Termodinamica</u> <br />
Variabili termodinamiche e concetti di base. <u><br />
Temperatura</u> <br />
Principio zero della termodinamica ed equilibrio termico; definizione di temperatura; termometri e scale di temperatura Kelvin e Celsius; il termometro a gas a volume costante; la dilatazione termica. <br />
<u>I gas perfetti</u> <br />
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 />
<u>Il calore</u> <br />
Scambio di calore fra sistemi: capacità termica e calore specifico; calore latente; meccanismi di conduzione del calore.<br />
<u>Il lavoro termodinamico</u> <br />
Calore e lavoro nelle trasformazioni termodinamiche per i gas perfetti (trasformazioni isobare, isocore, isoterme, adiabatiche). <br />
<u>Primo principio della termodinamica</u> <br />
L’energia interna nelle trasformazioni termodinamiche; relazione di Meyer tra i calori specifici. <br />
<u>Secondo principio della termodinamica</u> <br />
Macchine termiche e rendimento; il ciclo di Carnot; la scala assoluta della temperatura; l’entropia; cenni su entropia, disordine e probabilità.<br />
<br />
<u>Introduzione alla elettrostatica</u> <br />
Conduttori e isolanti; la carica elettrica; la legge di Coulomb.<br />
<u>Forza e campo di forze</u> <br />
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 e legge di Gauss; determinazione del campo elettrico per distribuzioni di carica di elevata simmetria. <br />
<u>Il potenziale elettrostatico</u> <br />
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; i conduttori; il dipolo elettrico.<br />
<u>Condensatori</u> <br />
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 />
<u>Corrente elettrica</u> 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
<u>Testi consigliati </u><br />
W.E. Gettys, F.J. Keller, M.J. Skove, “Fisica classica e moderna”, vol. 1 e 2 (casa editrice McGraw-Hill)<br />
D. Halliday, R. Resnick, K.S. Krane, “Fisica”, vol. 1 e 2 (casa editrice Ambrosiana)<br />
P.A. Tipler, G. Mosca, "Corso di fisica", vol. 1-Meccanica Onde termodinamica e vol. 2-Elettricità Magnetismo Ottica (casa editrice Zanichelli)<br />
S. Rosati, “Fisica Generale”, in due volumi (casa editrice Ambrosiana)<br />
<br />
<u>Testi di approfondimento </u><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 (ediSES)<br />
R.G.M. Caciuffo, S. Melone, “Fisica Generale - Meccanica e termodinamica” (casa editrice Masson S.p.A.)
Metodi didattici
Parte delle ore del corso saranno dedicate alle esercitazioni teoriche, per fornire una guida alla risoluzione dei problemi ed alla preparazione delle prove scritte.<br />
La prova d'esame consiste in una prova scritta ed una prova orale con possibilità di prove scritte in itinere.
Modalità verifica apprendimento
- - -
Altre informazioni
- - -
