28626 - FISICA GENERALE T-A (A-K)

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 e modelli. Grandezze fisiche ed unita' di misura: Il Sistema Internazionale.

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.

Cenni di calcolo integrale e differenziale: definizione di derivata, significato geometrico di derivata, derivate di alcune funzioni elementari, derivate parziali. Integrali: primitiva, integrale indefinito e definito, significato geometrico di integrale, integrali di alcune funzioni elementari.

Cinematica del punto materiale: Vettori posizione, velocità, accelerazione: definizioni, unita' di misura e dimensioni, rappresentazione vettoriale e cartesiana. Problema inverso della cinematica. Alcuni tipi di moto: rettilineo uniforme, rettilineo uniformemente accelerato, moto circolare uniforme, moto circolare accelerato, moto dei gravi. Velocità angolare, accelerazione centripeta e tangenziale. Moto relativo e trasformazioni di Galileo.

Dinamica del Punto Materiale: Definizione di forza. Primo, secondo e terzo principio della dinamica. Sistemi di riferimento inerziali. Massa inerziale. Unita' di misura di massa e forza. Diagrammi di corpo libero. Forza peso, forza elastica, attrito statico e attrito dinamico. Definizione di lavoro di una forza. Definizione di energia cinetica. Teorema dell'energia cinetica. Calcolo del lavoro nel caso di forza costante, forza peso, forza elastica, attrito radente dinamico. Forze conservative e non. Proprietà delle forze conservative. Definizione di energia potenziale. Calcolo dell'energia potenziale per forza peso e forza elastica. Definizione di energia meccanica. Legge di conservazione dell'energia meccanica. Trasformismo dell'energia. Oscillatore armonico semplice (forza elastica). Pendolo di torsione, pendolo semplice, pendolo fisico.

Dinamica dei sistemi di punti materiali: Forze interne ed esterne. Quantità di moto, impulso, teorema dell'impulso per un punto materiale e per un sistema di punti. Urti elastici e perfettamente anelastici in una e due dimensioni. Centro di massa per sistemi discreti e continui.  Moto di rotazione attorno ad un asse fisso. Momento della forza, momento angolare, teorema del momento dell'impulso per un punto materiale e per un sistema di punti, con polo fisso. Conservazione della quantità di moto totale e del momento angolare totale. Equazioni cardinali della dinamica. Lavoro, teorema dell'energia cinetica, conservazione dell'energia meccanica per un sistema di punti.

Corpi rigidi: Definizione di corpo rigido. Dinamica rotazionale dei corpi rigidi. Relazione tra grandezze lineari ed angolari. Moto di rotazione attorno ad un asse fisso. Momento d'inerzia. Il teorema di Huygens-Steiner. Grandezze dinamiche e leggi di conservazione. Energia cinetica di rotazione. Caratteristiche del moto di rotolamento puro e di rotolamento con stracciamento. Equazioni della statica del corpo rigido.

Introduzione alla gravitazione universale: leggi di Keplero, legge di Newton. Legge di Keplero applicata al moto di satelliti; energia potenziale gravitazionale; energia meccanica di pianeti e satelliti; velocità di fuga.

 

 

Testi/Bibliografia

I testi sotto elencati sono consigliati, ma non obbligatori. Buoni appunti presi durante le lezioni, integrati dalla consultazione di testi come quelli elencati, saranno sufficienti per la preparazione dell'esame finale.

Testi consigliati:

G. Vannini, Gettys Fisica 1, Meccanica e termodinamica, Mc Graw Hill Education

R.A. Serway, J.W. Jewett Jr, Fisica per Scienze e Ingegneria - Volume primo, Ed. EdiSES

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica vol. 1,Ed. EdiSES

S. Focardi, I. Massa e A. Uguzzoni: Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica, Casa Editrice Ambrosiana.

Integrate lo studio della teoria con tanti esercizi. Qualunque eserciziario pensato per corsi di studio di scienze e/o ingegneria andrà bene.

 

Metodi didattici

L'insegnamento di compone di 6 CFU, corrispondenti a 60 ore di lezioni frontali. Queste sono svolte alla lavagna/tablet e comprendono  spiegazioni teoriche accompagnate dalla soluzione di esercizi pratici mirati ad  aumentare la comprensione della parte teorica e trasmettere la metodologia scientifico-tecnica necessaria per affrontare in termini quantitativi i problemi di fisica. Supporto di slides powerpoint.

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 prevede una prova scritta obbligatoria della durata di 2 ore. Tipicamente questa consiste di 3 problemi e domande a risposta aperta sulla parte teorica del corso.

La prova orale e' facoltativa per gli studenti che superano la prova scritta con la sufficienza (18). Tale prova, della durata di circa 15-20 minuti, verte su tutto il programma svolto a lezione.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Mario Cadelano