FISICA A - L

Il corso ha la finalità di fornire conoscenze fondamentali di Meccanica dei corpi, Meccanica dei Fluidi e Termodinamica e di affrontare la soluzione di problemi di base relativamente agli argomenti trattati. Ci si aspetta che alla fine del corso gli studenti siano in grado  di affrontare problemi e discussioni relativi agli argomenti trattati.

Conoscenze di base di analisi matematica, geometria e trigonometria

1. INTRODUZIONE

Fenomeni fisici - Grandezza fisica - Unità di misura - Equazione dimensionale - Notazione scientifica.

2. VETTORI

Generalità - Rappresentazione di grandezze fisiche per mezzo di vettori - Operazioni sui vettori: somma, differenza, prodotto di un vettore per uno scalare, prodotto scalare, prodotto vettoriale - Componenti di un vettore - Derivata di un vettore - Integrazione.

3. CINEMATICA

Velocità - Accelerazione - Legge oraria - Moto rettilineo uniforme - Moto rettilineo uniformemente accelerato – Moto nel piano - Moto parabolico - Moto circolare uniforme.

4. DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE

Principio di inerzia - Massa inerziale – Leggi di Newton - - Leggi della forza: forza gravitazionale, forza peso, forza di attrito, forze elastiche, forze viscose di resistenza del mezzo - Reazioni vincolari - Tensione dei fili - Moto lungo un piano inclinato - Moti circolari: Forze centripete - Quantità di moto-  Impulso- Sistemi di riferimento inerziali - Principio di Invarianza Galileana - Trasformazione Galileana - Legge di composizione delle velocità – Sistemi di riferimento non inerziali: forze fittizie.

5. CONSERVAZIONE DELLA ENERGIA

Lavoro - Energia cinetica - Teorema delle forze vive - Forze conservative - Energia potenziale - Calcolo di energia potenziale - Energia potenziale e forza: diagrammi di energia e stabilità dell’equilibrio - Forze centrali – Conservazione dell'energia meccanica - Forze non conservative.

6. OSCILLAZIONI

Oscillatore armonico semplice: equazione del moto e soluzione - Sistema massa-molla - Pendolo semplice – Energia cinetica e potenziale nei moti armonici semplici - Oscillatore armonico smorzato - Oscillatore armonico forzato.

7. DINAMICA DEI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI

Sistemi di punti. Forze interne e forze esterne - Centro di massa di un sistema di punti – Teorema del moto del centro di massa - Conservazione della quantità di moto - Momento angolare - Momento meccanico - Teorema del momento angolare – Conservazione del momento angolare- Urti tra punti materiali: elastico, anelastico e completamente anelastico.

8.  DINAMICA DEL CORPO RIGIDO E CENNI DI STATICA

Corpo rigido - Moto di un corpo rigido - Equazione del moto di un corpo rotante - Rotazioni rigide attorno ad un asse fisso in un sistema di riferimento inerziale - Momento di inerzia rispetto ad un asse fisso - Teorema di Huygens-Steiner - Lavoro ed energia cinetica nel moto rotatorio - Pendolo composto – Moto rototraslatorio - Moto di puro rotolamento - Leggi di conservazione nel moto di un corpo rigido – Statica- Le leve.

9. MECCANICA DEI FLUIDI

Stati di aggregazione della materia - Definizione di fluido - Gas e liquidi – Fluidi ideali e fluidi reali – Densità - Pressione - Statica dei fluidi - Principio di Pascal - Legge di Stevino - Spinta di Archimede - Esperienza di Torricelli - Manometri e Barometri - Dinamica dei fluidi – Portata - Equazione di continuità - Teorema di Bernoulli- Fluidi reali: moto laminare e vorticoso.

10. TERMOMETRIA E CALORIMETRIA

Equilibrio termico - Concetto di temperatura - Misura della temperatura - Temperatura Kelvin - Definizione calorimetrica di calore - Capacità termica - Calori specifici e calori latenti - Caloria - Sorgenti di calore - Equivalente meccanico del calore.

11. SISTEMI TERMODINAMICI

Sistemi e stati termodinamici - Punto di vista macroscopico e microscopico- Coordinate termodinamiche - Equilibrio termodinamico - Sistemi termodinamici semplici - Sistemi PVT - Equazione di stato dei gas perfetti – Cenni sulla teoria cinetica dei gas- Trasformazioni termodinamiche - Trasformazione quasi-statica - Trasformazioni reversibili e irreversibili - Trasformazione quasi-statica reversibile.

12. CALORE, LAVORO E PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

Lavoro in una trasformazione di un sistema PVT - Lavoro adiabatico - Energia interna - Definizione termodinamica del calore - Primo principio della termodinamica - Forma differenziale del primo principio della termodinamica – Energia interna di un gas ideale - Calori specifici dei gas ideali: Relazione di Mayer.

13. SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

Conversione di lavoro in calore e viceversa - Macchine termiche - Ciclo di Carnot - Ciclo Otto - Ciclo Diesel - Enunciato di Kelvin Planck del secondo principio della termodinamica - Macchine frigorifere - Enunciato di Clausius del secondo principio della termodinamica - Equivalenza dei due enunciati - Teorema di Carnot - Temperatura termodinamica assoluta.

14. ENTROPIA

Teorema di Clausius - Entropia - Entropia di un gas ideale - Entropia e reversibilità - Entropia e irreversibilità - Il principio di aumento dell’entropia - Calcoli di variazione di entropia -

1.       Mazzoldi, Nigro, VociI – Elementi di Fisica: Meccanica, Termodinamica (EdiSES)

2.       D. Halliday, R. Resnick – Fondamenti di Fisica (vol. 1) – C.E.A., Milano

3.      Serway - Fisica per Scienze ed Ingegneria - Edises