27996 - FISICA GENERALE T-1

Conoscenze e abilità da conseguire

Educare al metodo scientifico e sperimentale; fornire i concetti fondamentali di meccanica e di termodinamica e della loro trattazione formale allo scopo di applicare le leggi fisiche alla soluzione di semplici problemi.

Contenuti

Introduzione al corso
La Fisica come scienza sperimentale. Leggi fisiche. Grandezze fisiche e loro misure: unità e dimensioni.

Elementi di calcolo vettoriale
Definizione geometrica di vettore, operazioni di somma e differenza. Prodotto scalare tra vettori, prodotto vettoriale tra vettori. Terne cartesiane destrorse, versori cartesiani, rappresentazione cartesiana di un vettore, vettore posizione. Operazioni vettoriali nella rappresentazione cartesiana, somma e differenza, prodotto scalare, prodotto vettoriale. Rappresentazione dei vettori in coordinate cilindriche e polari.
 
Cinematica
Concetti di spazio e di tempo. Sistemi di riferimento. Punto materiale. Traiettoria. Equazioni parametriche del moto. Equazione oraria. Spostamento. Velocità e accelerazione in coordinate cartesiane, polari e del triedro fondamentale. Velocità e accelerazione angolari. Classificazione dei moti.  Studio di alcuni semplici moti rettilinei (uniforme, uniformemente vario, armonico semplice e smorzato, analisi armonica) e piani (circolare, moto dei proiettili).

Dinamica
Concetto di forza. Forza peso. Misura statica delle forze. Dinamica del punto materiale. Il I Principio della dinamica. Sistemi di riferimento inerziali. Trasformazioni di Galileo. Il II Principio della dinamica. Massa inerziale e massa gravitazionale. Indipendenza delle azioni simultanee. Reazioni vincolari. Quantità di moto e momento della quantità di moto. Impulso e momento dell'impulso di una forza. Teorema dell'impulso e della quantità di moto. Studio di alcuni semplici problemi di dinamica del punto materiale (moto con forza elastica, moto dei proiettili, pendolo semplice, moto con forze di attrito, moto con forze centrali). Forza gravitazionale, leggi di Keplero, interpretazione newtoniana, la legge di gravitazione universale

Lavoro ed energia
Concetto di lavoro. Esempi di calcolo di lavoro. Potenza. Macchine reversibili e irreversibili. Energia potenziale e campi conservativi. Energia cinetica. Teorema delle forze vive. Conservazione dell'energia meccanica. Forze non conservative.
Esempi: calcolo del potenziale della forza peso, elastica, gravitazionale e inerziale centrifuga.

Dinamica dei sistemi di punti
Il III Principio della dinamica (conservazione della quantità di moto e del momento angolare). Azioni a distanza. Urti e forze impulsive. Equazioni cardinali. Centro di massa e sue proprietà. Teoremi del Centro di massa. Baricentro. Momenti di inerzia e
loro calcolo. Teorema di Huygens-Steiner. Teorema di König. Dinamica dei sistemi rigidi (in particolare con un asse fisso). Assi liberi di rotazione. Pendolo composto. Rotolamento. Energia Interna.

Introduzione alla termodinamica
Il metodo statistico. Coordinate macroscopiche. Sistemi idrostatici. Equilibri termico e termodinamico.  Concetto di temperatura. Temperatura del termometro a gas ideale. Diagrammi P-V e P-T per sostanze pure. Equazioni di stato. Il lavoro termodinamico.Trasformazioni quasi statiche e reversibili; condizioni per la reversibilità. Gas reali ed ideali.

Il I Principio della termodinamica
Il concetto di conservazione dell'energia. Lavoro adiabatico. Energia interna e sua dipendenza dalle coordinate termodinamiche. Espressione analitica del I Principio. Concetto di calore. Capacità termica. Trasformazioni quasi statiche di un gas ideale.

Il II Principio della termodinamica
Conversione di lavoro in calore e viceversa. Serbatoio di calore. Macchine termiche e frigorifere. Enunciati di Kelvin e di Clausius; equivalenza. Il ciclo di Carnot. Teorema di Carnot. Scala di temperatura assoluta. Teorema di Clausius. Concetto di entropia. Entropia di un gas ideale. Diagrammi T-S. Entropia, reversibilità e irreversibilità. Il II Principio come Principio di aumento dell'entropia.

Testi/Bibliografia

• S. Focardi, I. Massa e A. Uguzzoni:Fisica Generale - Meccanica , Casa Editrice Ambrosiana
• S. Focardi, I. Massa e A. Uguzzoni:Fisica Generale - Termodinamica , Casa Editrice Ambrosiana
• S. Rosati, R. Casali: Problemi di Fisica Generale (Meccanica-Termidonamica) , Casa Editrice Ambrosiana
  

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Prova scritta obbligatoria, prova orale facoltativa. E' obbligatorio iscriversi alla prova scritta su AlmaEsami. Sono previsti due scritti per sessione. I risultati saranno pubblicati sulla pagina web del corso.
Lo scritto verterà su esercizi di meccanica e termodinamica della stessa tipologia di quelli trattati a lezione. Nella prova scritta sarà presente anche un quesito a risposta aperta su argomenti teorici trattati durante il corso.
La soglia di promozione è fissata a 15/30. Con votazione inferiore a 18/30 è obbligatorio sostenere l'esame orale. Chi ottiene una votazione superiore o uguale a 18/30, potrà scegliere di verbalizzare il voto secondo la seguente tabella:

Voto esame scritto Voto verbalizzabile senza sostenere l'orale
15-16-17 Orale obbligatorio
18-19-20-21 Voto invariato
22 21
23-24 22
25-26 23
27-28 24
29-30 25

Le date degli orali saranno definite dopo le correzioni degli scritti. Per coloro che intendono sostenere la prova orale, lo scritto sarà valido fino a Febbraio 2014. Per coloro che intendono ripetere la prova scritta, tutte le prove sostenute precedentemente saranno considerate nulle.

Durante le prove scritte è ammesso l'uso di penna (NO matita), strumenti da disegno (riga, squadra, compasso...) e calcolatrice scientifica non programmabile. La carta sarà fornita dalla commissione. Non è consentito l'uso di libri e appunti personali. Alcuni libri di testo saranno messi a disposizione di tutti per rapide consultazioni.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Lorenzo Rinaldi