1) Serway & Jewett: Principi di Fisica, vol. 1. Editore: Edises
2) Mencuccini, Silvestrini: Fisica I: Meccanica Termodinamica- Corso di fisica per facoltà scientifiche. Editore: Liguori
3) Mazzoldi, Nigro, Voci: Fisica I, vol 1. Editore: Edises
Nota: Altri libri a livello universitario sono utilizzabili. E’ comunque opportuno chiedere al docente consiglio sull’adeguatezza del testo.
Obiettivi Formativi
Conoscenze: fondamenti della meccanica, della termodinamica e dei fenomeni ondulatori
Competenze acquisite : capacità di risolvere problemi elementari di meccanica e termodinamica
Capacità acquisite al termine del corso: applicazione della matematica ai problemi di fisica
Prerequisiti
Corsi raccomandati: Matematica 1
Metodi Didattici
Lezioni, esempi ed esercitazioni
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale.
Limitatamente agli studenti del primo anno vengono effettuati 3 prove in itinere che, se sono tutte superate, concorrono all'esito finale.
Programma del corso
Preliminari e complementi matematici
Sistemi di coordinate spaziali.
Vettori: definizione regole di somma sottrazione moltiplicazione per scalare, prodotto vettoriale e scalare fra vettori. Rappresentazione grafica e analitica per componenti, versori.
Grandezze fondamentali. Sistemi di unità di misura. Definizione di lunghezza massa e tempo. Grandezze derivate: volume, superficie, densità. Esempi di conversione fra unità diverse e analisi dimensionale.
Cinematica del punto
Moto rettilineo: Definizione di velocità media e di velocità istantanea, dimensioni. Richiamo al concetto di derivata. Grafico della legge oraria della posizione e della velocità.
Accelerazione: definizione e spiegazione. Accelerazione media e istantanea, dimensioni. Legame con la velocità e la posizione. Esempi di leggi orarie di posizione, velocità e accelerazione. Passaggio da posizione a accelerazione. Scrittura generale del moto uniformemente accelerato.
Moto in due dimensioni: vettore posizione e traiettoria. Definizione vettoriale di velocità e sue caratteristiche. Definizione vettoriale di accelerazione. Esempio del moto parabolico
Moto circolare uniforme: approccio grafico e analitico per componenti. Moto curvilineo qualsiasi: accelerazione tangenziale e normale. Sistemi di riferimento in moto relativo a velocità costante.
Dinamica del punto materiale
Forza e suo carattere vettoriale. Prima legge di Newton, sistemi di riferimento inerziali. Seconda legge di Newton, introduzione dinamica della massa. Unità di forza. Terza legge di Newton.
Equilibrio. Forza gravitazionale alla superficie terrestre. Forze nel moto circolare uniforme. Moto in presenza di forze di tipo viscoso. Caso di forza proporzionale alla velocità e al suo quadrato. Analisi qualitativa equazione di moto: concetto di velocità limite.
Forze di attrito superficiali. Caso statico e dinamico. Cenno al rotolamento. Massa e molla: moto armonico unidimensionale: analisi della soluzione. Pendolo semplice. Moto circolare non uniforme.
Lavoro e energia
Definizione di lavoro di una forza: Lavoro per forze costanti, generalizzazione al caso di forze non costanti e spostamenti curvilinei. Teorema energia cinetica. Definizione di potenza meccanica e sua espressione tramite forza e velocità.
Forze conservative. Energia potenziale. Caso forza gravitazionale ed elastica. Conservazione dell’energia meccanica
Meccanica dei sistemi e gravitazione universale
Quantità di moto per due corpi ed equazioni relative. Conservazione quantità di moto. Urti elastici e anelastici. Caso unidimensionale. Definizione del centro di massa per punti materiali. Prima equazione cardinale della dinamica Definizione di corpo esteso rigido. Definizione momento di una forza e momento della quantità di moto.Seconda equazione cardinale della dinamica Conservazione momento della quantità di moto. Calcolo del momento delle forze peso per un sistema di punti e sua connessione con il centro di massa. Statica del corpo rigido. Cinematica del corpo rigido: rotazioni attorno ad un asse fisso. Energia cinetica rotazionale. Momento d’inerzia. Componente assiale della seconda eq. cardinale. Conservazione energia meccanica in presenza di rotazioni. Rotolamento. Pendolo fisico
Legge di gravitazione Universale. Calcolo di g. Leggi di Keplero e loro inquadramento e dimostrazione con la legge di gravitazione universale.
Meccanica dei fluidi: statica e dinamica Definizione di Pressione: unità di misura e loro conversione. Introduzione ai fluidi e loro caratteristiche. Fluidostatica: legge di Stevino, legge di Pascal. Torchio idraulico, barometro di Torricelli. Spinta di Archimede.
Idrodinamica di fluidi stazionari: definizione di portata e sua costanza.
Fluidi ideali: Teorema di Bernoulli. Applicazioni: legge di Torricelli, tubo di Venturi, cenni qualitativi a fenomeni correlati.
Termodinamica
Equilibrio termico, principio 0 della termodinamica. Temperatura, temperatura del gas perfetto.Scale di temperatura. Equazione di stato dei gas perfetti. Interpretazione molecolare della temperatura. Teorema Equipartizione energia.
Trasformazioni termodinamiche. Capacità termica e calore specifico. Primo principio della termodinamica. Dilatazione termica. Cambiamenti di fase e calore latente. Equazione di van der Waals. Umidità. Trasmissione del calore.
Secondo principio della Termodinamica: enunciato di Kelvin Planck e di Clausius. Equivalenza dei due enunciati. Teorema di Carnot. Cenni sull’entropia.
Onde
Onde impulsive di una corda tesa. Onde trasversali e longitudinali. Onde nei fluidi e nei solidi
Onde sinusoidali, lunghezza d’ onda, frequenza, numero d’ onda. Effetto Doppler. Equazione di D’Alembert, onde viaggianti e onde stazionarie
Corde vibranti con due estremi fissi, armoniche. Interferenza, battimenti. Cenni su energia e Potenza di un’ onda sinusoidale