FISICA I M - Z

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. La metodologia didattica del corso prevede lezioni frontali ed esercizi svolti alla lavagna.

Conoscenze di base di analisi matematica, geometria e trigonometria

Lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle lezioni del corso, cfr. Punto 3.4 del Regolamento Didattico del CL in Ingegneria Civile e Ambientale.

1. INTRODUZIONE

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

1. 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.

1. CINEMATICA

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

1. 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.

1. 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.

1. 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.

1. 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.

1. 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.

1. GRAVITAZIONE

Forze centrali – Forza gravitazionale – Massa inerziale e massa gravitazionale – Campo gravitazionale – Energia potenziale gravitazionale.

1. 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.

1. 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.

1. 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 quasistatica - Trasformazioni reversibili e irreversibili - Trasformazione quasistatica reversibile.

1. 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.

1. 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.

1. 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. D. Halliday, R. Resnick – Fondamenti di Fisica (vol. 1) – C.E.A., Milano
2. Mazzoldi, Nigro, VociI – Elementi di Fisica: Meccanica, Termodinamica (EdiSES)
3. Serway - Fisica per Scienze ed Ingegneria - Edises

L'esame consiste in una prova scritta seguita da un colloquio.