Il corso introduce la metodologia scientifica. Presenta la meccanica newtoniana e i principali fenomeni elettrici e magnetici e le leggi corrispondenti. Lo studente acquisisce familiarità con i modelli di base della fisica classica e in particolare con i concetti di grandezza fisica e con il concetto di campo, nonché con il ruolo che rivestono i principi di conservazione. Lo studente è in grado di applicare i concetti appresi alla risoluzione di semplici problemi mediante un’adeguata impostazione analitica.
scheda docente
materiale didattico
- Grandezze fisiche e unità di misura
- Elementi di calcolo vettoriale
Cinematica del punto materiale
- Grandezze cinematiche nel moto rettilineo
- Moto rettilineo uniformemente accelerato
- Moto armonico semplice
- Cinematica nel piano e nello spazio
- Traiettoria del moto
- Componenti tangenziale e normale dell'accelerazione
- Moto parabolico
- Moto circolare
- Moti relativi
Dinamica del punto
- Principi della dinamica e leggi di Newton
- Quantità di moto e impulso
- Equilibrio e reazioni vincolari
- Forza gravitazionale
- Forza peso e moto dei gravi
- Azione dinamica delle forze
- Forze di attrito radente
- Piano inclinato
- Forza elastica e sistema massa-molla
- Tensione dei fili
- Applicazione ai moti circolari
- Forza di attrito viscoso
- Carica elettrica e forza di Coulomb
- Il pendolo semplice
- Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali
- Forze d'inerzia
Lavoro ed energia
- Lavoro e potenza
- Lavoro di forza peso, forza elastica e di attrito radente
- Teorema del lavoro e dell'energia cinetica.
- Forze conservative. Energia potenziale
- Forze centrali
- Energia potenziale gravitazionale ed elettrostatica
- Legge di conservazione dell'energia meccanica.
- Condizioni di stabilità dell'equilibrio
Dinamica dei sistemi di punti materiali
- Sistemi di punti. Forze interne e forze esterne
- Prima equazione cardinale della dinamica dei sistemi
- Centro di massa e suo moto
- Legge di conservazione della quantità di moto
- Cenni ai fenomeni d'urto
- Momento della forza e momento angolare
- Seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi
- Legge di conservazione del momento angolare
- Teoremi di Koenig
Dinamica del corpo rigido
- Definizione di corpo rigido e sue proprietà
- Corpi continui. Densità e centro di massa
- Cinematica del corpo rigido. Velocità angolare
- Dinamica del corpo rigido. Rotazioni intorno a un asse fisso
- Momento d'inerzia
- Teorema di Huygens-Steiner
- Pendolo composto
- Moto di rotolamento
- Equazioni di equilibrio di un corpo rigido
Introduzione ai campi
- Campo gravitazionale e campo elettrico
- Teorema di Gauss
- Potenziale elettrostatico
- Forza di Lorentz e campo magnetico
- Correnti elettriche stazionarie
- Legge di Ohm
Termodinamica
- Cenni alla teoria cinetica dei gas perfetti
- Temperatura e pressione
- Sistemi e stati termodinamici
- Equilibrio termodinamico
- Lavoro meccanico e calore
- Primo principio della termodinamica
- Trasformazioni termodinamiche (adiabatiche, reversibili, irreversibili)
- Capacità termica e calore specifico
- Legge di stato dei gas perfetti
- Calori specifici dei gas perfetti
- Trasformazioni cicliche e ciclo di Carnot
- Secondo principio della termodinamica
- Teorema di Carnot
- Teorema di Clausius
- Entropia
- Materiale a cura dei docenti
Programma
Introduzione- Grandezze fisiche e unità di misura
- Elementi di calcolo vettoriale
Cinematica del punto materiale
- Grandezze cinematiche nel moto rettilineo
- Moto rettilineo uniformemente accelerato
- Moto armonico semplice
- Cinematica nel piano e nello spazio
- Traiettoria del moto
- Componenti tangenziale e normale dell'accelerazione
- Moto parabolico
- Moto circolare
- Moti relativi
Dinamica del punto
- Principi della dinamica e leggi di Newton
- Quantità di moto e impulso
- Equilibrio e reazioni vincolari
- Forza gravitazionale
- Forza peso e moto dei gravi
- Azione dinamica delle forze
- Forze di attrito radente
- Piano inclinato
- Forza elastica e sistema massa-molla
- Tensione dei fili
- Applicazione ai moti circolari
- Forza di attrito viscoso
- Carica elettrica e forza di Coulomb
- Il pendolo semplice
- Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali
- Forze d'inerzia
Lavoro ed energia
- Lavoro e potenza
- Lavoro di forza peso, forza elastica e di attrito radente
- Teorema del lavoro e dell'energia cinetica.
- Forze conservative. Energia potenziale
- Forze centrali
- Energia potenziale gravitazionale ed elettrostatica
- Legge di conservazione dell'energia meccanica.
- Condizioni di stabilità dell'equilibrio
Dinamica dei sistemi di punti materiali
- Sistemi di punti. Forze interne e forze esterne
- Prima equazione cardinale della dinamica dei sistemi
- Centro di massa e suo moto
- Legge di conservazione della quantità di moto
- Cenni ai fenomeni d'urto
- Momento della forza e momento angolare
- Seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi
- Legge di conservazione del momento angolare
- Teoremi di Koenig
Dinamica del corpo rigido
- Definizione di corpo rigido e sue proprietà
- Corpi continui. Densità e centro di massa
- Cinematica del corpo rigido. Velocità angolare
- Dinamica del corpo rigido. Rotazioni intorno a un asse fisso
- Momento d'inerzia
- Teorema di Huygens-Steiner
- Pendolo composto
- Moto di rotolamento
- Equazioni di equilibrio di un corpo rigido
Introduzione ai campi
- Campo gravitazionale e campo elettrico
- Teorema di Gauss
- Potenziale elettrostatico
- Forza di Lorentz e campo magnetico
- Correnti elettriche stazionarie
- Legge di Ohm
Termodinamica
- Cenni alla teoria cinetica dei gas perfetti
- Temperatura e pressione
- Sistemi e stati termodinamici
- Equilibrio termodinamico
- Lavoro meccanico e calore
- Primo principio della termodinamica
- Trasformazioni termodinamiche (adiabatiche, reversibili, irreversibili)
- Capacità termica e calore specifico
- Legge di stato dei gas perfetti
- Calori specifici dei gas perfetti
- Trasformazioni cicliche e ciclo di Carnot
- Secondo principio della termodinamica
- Teorema di Carnot
- Teorema di Clausius
- Entropia
Testi Adottati
- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, “Elementi di Fisica. Vol. I: Meccanica – Termodinamica”, terza edizione, Edises- Materiale a cura dei docenti
Bibliografia Di Riferimento
- H. Young, R. Freedman, Sears & Zemansky’s, “University Physics with Modern Physics”, fourteenth edition, Pearson - C. Mencuccini, V. Silvestrini, “Fisica - Meccanica e Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana - R. P. Feynman, "La Fisica di Feynman", voll. 1 e 2 (disponibile gratuitamente in rete sul sito http://feynmanlectures.info/)Modalità Erogazione
Lezioni frontali ed esercitazioniModalità Frequenza
La frequenza alle lezioni non è obbligatoria ma è fortemente consigliataModalità Valutazione
La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova scritta ed una prova orale. La prova scritta consiste nella risoluzione di problemi di meccanica e termodinamica. Il superamento della prova scritta dà accesso alla prova orale.