28626 - FISICA GENERALE T-A (L-Z)

Conoscenze e abilità da conseguire

Maturazione di concetti basilari della Fisica generale (con particolare riguardo alla Meccanica del punto) nel linguaggio dell' analisi matematica, del calcolo vettoriale e integrale. Acquisizione della metodologia scientifico-tecnica necessaria per affrontare in termini quantitativi i problemi di fisica.

Contenuti

 

Introduzione: il Metodo Scientifico, esperimenti, leggi, modelli. Grandezze fisiche e misurazione, il Sistema Internazionale e le unità di misura.

Richiami di trigonometria e calcolo differenziale (derivate, integrali)

Cinematica del punto materiale in una dimensione: Legge oraria, velocità, accelerazione. Problema inverso della cinematica. Moto rettilineo uniforme, moto rettilineo uniformemente accelerato. Moto di caduta dei gravi.

Elementi di algebra vettoriale: grandezze fisiche scalari e vettoriali. Definizione di scalare, vettore libero, vettore applicato, versore. Operazioni tra vettori e loro proprietà: somma, differenza tra vettori, prodotto tra un vettore uno scalare, prodotto scalare, prodotto vettoriale. Definizione di componente. Rappresentazione cartesiana. Derivata di un versore, derivata e integrale di un vettore.


Cinematica del punto materiale nello spazio: vettori posizione, velocità, accelerazione. Traiettoria e rappresentazione intrinseca del moto, accelerazione tangenziale ed accelerazione centripeta. Esempi di moto in due dimensioni: moto parabolico, moto circolare uniforme e accelerato. Grandezze angolari. Moto relativo e trasformazioni di Galileo.


Dinamica del punto materiale:
La forza e la definizione operativa di forza. La massa e la forza peso. I principi della dinamica di Newton: enunciati, significato e implicazioni. Equilibrio del punto materiale. Forze di contatto: reazioni vincolari e forze d’attrito statico e dinamico. Forza di attrito viscoso e velocità limite di caduta in un fluido. Tensione dei fili. Forza centripeta. Forza elastica (legge di Hooke).

 

Applicazioni dei principi della dinamica: ascensore, moto lungo il piano inclinato liscio e scabro, pendolo conico, molle, oscillatore armonico semplice, pendolo semplice e approssimazione di piccole oscillazioni.

 

Sistemi di riferimento non inerziali e forze fittizie. Definizione di sistemi di riferimento inerziali e non inerziali. Trasformazioni delle coordinate. Trasformazioni di Galileo. Teoremi della velocità relativa e dell’accelerazione relativa. Forze d’inerzia: forze di trascinamento e di Coriolis. 

Approfondimento: Forze d’inerzia dovute alla rotazione terrestre.

 

Lavoro ed energia. Quantità di moto, impulso di una forza e teorema dell’impulso. Lavoro di una forza costante e lavoro di una forza variabile. Lavoro per forza peso, forza elastica, forza di attrito radente. Potenza. Teorema delle forze vive. Forze conservative ed energia potenziale, forze non conservative. Principio di conservazione dell’energia meccanica per sistemi conservativi.

Approfondimento: analisi grafica dei sistemi conservativi, punti di equilibrio stabile e instabile, punti di inversione del moto.

 

Dinamica dei sistemi di punti materiali: Quantità di moto. Impulso di una forza e teorema dell'impulso per un sistema di punti materiali. Centro di massa ed esempi di calcolo del centro di massa per corpi continui. Moto del centro di massa. Conservazione della quantità di moto per i sistemi isolati. Lavoro ed energia. Conservazione dell'energia meccanica per un sistema di punti. Energia interna di un sistema. Lavoro delle forze non conservative.

 

Urti: urti elastici e perfettamente anelastici, quantità conservate. Casi notevoli di urti in una dimensione e in due dimensioni. Pendolo balistico.

 

Dinamica dei sistemi di punti materiali - Momenti: Momento di una forza, momento angolare per un punto materiale. Momento di una forza, momento angolare per un sistema di punti. Equazioni cardinale della dinamica dei sistemi. Conservazione della quantità di moto e del momento angolare per i sistemi isolati.

Approfondimento: il moto dei sistemi visto dal centro di massa,  teoremi di Koenig.

Meccanica del corpo rigido: definizione di corpo rigido e introduzione alla cinematica e dinamica rotazionale dei corpi rigidi. Gradi di libertà di un sistema. Energia cinetica rotazionale di un corpo rigido e momento d'inerzia. Momento angolare di un sistema di punti. Equazioni cardinali della meccanica. Moto di rotazione di un corpo rigido attorno ad asse fisso. Teorema di Steiner. Considerazioni energetiche sul moto rotatorio (lavoro, potenza). Teorema lavoro-energia per il moto rotatorio. Generalizzazione del teorema lavoro-energia. Energia meccanica per un sistema di corpi. Conservazione del momento angolare e urti con corpi rigidi vincolati ad un asse. Cenni di statica.

Testi/Bibliografia

Si consiglia l'adozione di almeno un testo di riferimento, ad integrazione degli appunti presi a lezione.

Testi consigliati:

• G. Vannini, Gettys Fisica 1, Meccanica e termodinamica, Mc Graw Hill Education
  -- contiene ampia raccolta di esercizi
  
  
• S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, M. Villa: Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica, Casa Editrice Ambrosiana
  

Altri testi che possono essere utilizzati ad esempio se già a disposizione degli studenti

• David Halliday, Robert Resnick, Kenneth Krane: Fisica 1 - Quinta edizione, Casa Editrice Ambrosiana
  
  
• P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci: Fisica Vol.1 Meccanica - Termodinamica, EdiSES

Altri testi sono ammessi, purchè di livello universitario. In caso di dubbi, contattare la docente.

Si raccomanda fortemente l'adozione di un eserciziario pensato per corsi di studio della scuola di scienze ed ingegneria, in aggiunta alle esercitazioni svolte a lezione.

• Mauro Villa, Arnaldo Uguzzoni,
  Esercizi di Fisica 1 – Meccanica - Come risolvere i problemi
  Casa Editrice Ambrosiana. Distribuzione esclusiva Zanichelli, 2016 (e ristampe successive)
  
  
• John R. Gordon, Ralph V. McGrew, Raymond A. Serway, Jon W. Jewett Jr.,
  Esercizi di Fisica – Guida ragionata alla soluzione
  EdiSES Edizioni, 2010 (e ristampe successive)
  
  

• Mario Paolo Giordani, Gilberto Giugliarelli,
  Problemi di Fisica 1 - Meccanica e Termodinamica, Seconda Edizione,
  Casa Editrice Ambrosiana, 2023
  
  
• Cristiano Guidorzi, Andrea Zanzi,
  Problemi di Fisica generale 1
  Volume unico, Distribuzione esclusiva Zanichelli, 2017 e ristampe successive
  

 

Metodi didattici

Il corso consiste di lezioni frontali in aula, per un totale di 60 ore (6CFU). Le lezioni sono principalmente svolte alla lavagna o alla tavoletta grafica e consistono in spiegazioni teoriche accompagnate da applicazioni ed esercizi pratici. Questi sono finalizzati alla comprensione della teoria e all'acquisizione della metodologia necessaria ad affrontare in maniera quantitativa i problemi di fisica. 

Un tutor sarà a disposizione degli studenti per integrare le lezioni frontali con sessioni di esercitazioni e per supportare gli studenti nell'apprendimento.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame finale mira a verificare il raggiungimento degli obiettivi didattici, ovvero la comprensione dei fondamenti della fisica newtoniana e l'acquisizione della metodologia scientifico-tecnica necessaria per affrontare in termini quantitativi i problemi di fisica.

L'esame finale consiste in una prova scritta.

Sono previsti 6 appelli per anno accademico suddivisi in questo modo:

• 3 appelli nella sessione invernale (dicembre - febbraio)
• 2 appelli nella sessione estiva (giugno - luglio)
• 1 appello nella sessione autunnale (settembre)

Prova scritta

• La prova scritta, della durata di 2 ore, include esercizi e domande sulla parte teorica del corso.
• La prova scritta è in presenza
• E' OBBLIGATORIO iscriversi su AlmaEsami e responsabilità dello/a studente/ssa cancellare l'iscrizione entra la data dell'appello qualora non intendesse sostenere la prova.
• Il voto dello scritto è un punteggio in trentesimi e la prova si considera superata con 18/30 o più. 
  

• La prova scritta può essere ''superata con riserva", in caso la sufficienza non sia piena o in caso siano necessari chiarimenti sul corretto svolgimento della stessa. In tal caso, il superamento dell'esame è subordinato al sostenimento di una prova orale, della durata di circa 30', che verterà su tutto il programma svolto e sulla correzione della prova scritta. Il voto finale potrà essere superiore o inferiore a quello dello scritto, o risultare nel non superamento della prova. 

• Lo/a studente/essa può, a sua discrezione, rifiutare il voto dell'esame (sia dello scritto che della prova con riserva). Il rifiuto comporta risostenere la prova scritta ad un appello successivo.

Dettagli sul contenuto della prova scritta e delle modalità di valutazione verranno dati a lezione.

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni di teoria. Le lezioni sono tenute di norma con il supporto di presentazioni in powerpoint e alla lavagna.

Esercitazioni. Durante il corso, sono previste sessioni di esercitazioni sugli argomenti trattati nelle lezioni teoriche, durante le quali la discussione tra studenti e tra studenti e docente è incoraggiata. Un Tutor didattico è incaricato delle esercitazioni, che sono in aggiunta alle ore di lezione frontale.

Il materiale didattico (slides mostrate a lezione, testi degli esercizi e delle prove d'esame degli anni passati) è messo a disposizione degli studenti online sul sito "Virtuale" (Virtual learning Environment) di UniBO.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesca Bellini