27533 - FISICA 1

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente ha le conoscenze fondamentali della meccanica e della termodinamica con i rispettivi limiti di validita' e applicazione. In particolare sa risolvere problemi semplici connessi alla statica e alla dinamica, alla fisica dei fluidi e ai principi di termodinamica.

Contenuti

Prerequisiti.

Per seguire proficuamente il corso è INDISPENSABILE avere familiarità con le nozioni di matematica normalmente fornite durante l'ultimo anno di scuola media superiore. In particolare è necessario conoscere:

• il calcolo algebrico (operazioni tra monomi e polinomi, potenze di polinomi, scomposizione in fattori primi, semplificazione di frazioni algebriche, ecc.)
• la trigonometria
• lo studio delle funzioni di variabile reale
• elementi di calcolo infinitesimale, soprattutto derivate e integrali.

In questo corso NON sono previste lezioni dedicate agli argomenti di matematica sopra elencati. Ciascuno studente deve provvedere a colmare eventuali lacune con lo studio personale.

PROGRAMMA DEL CORSO

Introduzione

- Presentazione del programma del corso e delle modalità di esame.

- Grandezze fisiche e loro misura. Unità di misura e sistemi di unità di misura.

- Elementi di calcolo vettoriale: somma e differenza tra vettori; prodotto scalare e vettoriale. Versori. Componenti di un vettore, derivata di un vettore.  Terna ortogonale cartesiana,  rappresentazione cartesiana di un vettore. 

Meccanica del punto materiale

- Cinematica e dinamica del punto materiale.

Il moto del punto materiale dal punto di vista cinematico, in una dimensione (moto rettilineo) e in più dimensioni.

La ricerca delle cause che generano il moto dei corpi. Definizione di forza. Le forze fondamentali. Le leggi fondamentali della dinamica (leggi di Newton sul moto). Sistemi inerziali. Trasformazioni di Galileo.

- Lavoro ed energia

Il lavoro fatto da una forza su un corpo. La potenza. Il concetto di energia. Il teorema lavoro-energia e l'energia cinetica per un punto materiale. I campi di forze conservativi e l'energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica.

- Quantità di moto, momento angolare e urti
I concetti di quantità di moto ed impulso. Conservazione della quantità di moto. Urti. Sistema di riferimento del centro di massa. Teoremi del centro di massa. Momento angolare. Momento di una forza. Il teorema quantità di moto-impulso.

Meccanica dei sistemi di punti materiali

- Sistemi di punti materiali, equazioni cardinali della dinamica dei sistemi. Teoremi del centro di massa. Teoremi di Konig per l'energia cinetica e per il momento angolare.

- Corpo rigido.

Definizione di sistema rigido. Cinematica del moto rotazionale. Il momento di inerzia. Il teorema degli assi paralleli (Huygens Steiner). Energia rotazionale. Conservazione del momento angolare. Rotazione di un corpo rigido attorno ad un asse fisso. Rotolamento di un corpo rigido. Elementi di statica del corpo rigido.

Moti periodici e oscillazioni.

Cenni sulla gravitazione.

Legge di Newton della gravitazione universale; il moto dei satelliti, leggi di Keplero.

Fluidi.

- Fluidostatica. i concetti di densità e pressione; equazione idrostatica; legge di Stevino; legge di Pascal; principio di Archimede. - Fluidodinamica. il concetto di tubo di flusso; equazione di continuità, portata; equazione di Bernoulli. Teorema di Torricelli.

Termodinamica.

- Il concetto di temperatura. Equilibrio termico; principio zero della termodinamica; il termometro e le scale termometriche. Il concetto di calore. Calore specifico. Transizioni di fase.

- Equazione di stato dei gas perfetti. Teoria cinetica del gas perfetto.

- Il primo principio della termodinamica. Trasformazioni termodinamiche. Il concetto di lavoro termodinamico. Energia interna.

- Il secondo principio della termodinamica. Le macchine termiche e l'enunciato di Kelvin del secondo principio; le macchine frigorifere e l'enunciato di Clausius del secondo principio; macchine reversibili e rendimento; ciclo e macchina di Carnot. Il concetto di entropia: entropia e disordine. Il principio dell'aumento dell'entropia come ulteriore enunciato del secondo principio. Entropia e probabilità.

Testi/Bibliografia

Libri di testo consigliati:

• J. Walker, Halliday - Resnick - "FONDAMENTI DI FISICA", vol 1. Meccanica, Onde,  Termodinamica", Casa Editrice Ambrosiana.
• P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci "Elementi di fisica. Vol. 1: Meccanica, termodinamica", Edises.

 

Metodi didattici

Il corso consiste di lezioni frontali in aula, organizzate in spiegazioni teoriche, applicazioni pratiche ed esercizi.

E' fortemente incoraggiata la partecipazione degli studenti alla lezione attraverso domande, stimoli di discussione, richieste di chiarimenti, suggerimenti per la soluzione degli esercizi.

Al termine di ogni argomento e nell'ambito delle esercitazioni previste in aula, possono essere organizzate delle verifiche di apprendimento senza alcuna finalità di valutazione (senza voto), al solo scopo di rendere gli studenti consapevoli del proprio livello di comprensione degli argomenti trattati.

 

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di accertamento di Fisica1 è scritta e orale. Non ci sono vincoli per l'ammissione. Non sono previsti parziali durante l'anno.

• La prova scritta conterrà una serie di problemi per accertare la conoscenza degli argomenti presentati a lezione (sia di meccanica che di termodinamica). I problemi saranno di difficoltà confrontabile a quella degli esercizi affrontati durante il corso. E' ammesso solo l'uso di calcolatrici. Non è consentita la consultazione di appunti o libri. La durata della prova scritta e' generalmente di 2 ore.  Si possono sostenere piu’ prove scritte ma vale il voto dell'ultima prova consegnata (anche se risultasse inferiore al voto conseguito precedentemente). Durante la prova scritta ci si puo’ ritirare in qualunque momento.

• Superata positivamente la prova scritta (voto>17/30), lo studente sarà ammesso alla prova orale da effettuarsi negli appelli all'interno della stessa sessione. Scaduto questo termine la prova scritta andra' ripetuta.

• In seguito alla prova orale verrà espresso un voto per Fisica 1.

• Fisica 1 fa parte del Corso Integrato (C.I.) di Fisica, che include anche Fisica 2. La registrazione del voto di Fisica Corso Integrato (C.I.), 12 CFU, avverrà solo dopo il superamento sia della prova di Fisica 1 che della prova relativa a Fisica 2, con voto finale ottenuto dalla media dei due voti.
  

• I due esami devono essere sostenuti con successo a non più di un anno e mezzo di distanza (per tenere conto dei diversi semestri in cui vengono seguiti i corsi).
  

Indicazioni pratiche per l'iscrizione alle prove d'esame:

• L'iscrizione alla prova scritta avviene tramite la registrazione su sito Almaesami (sotto il nome del Prof. Andrea Castro). Indicativamente la lista viene chiusa alcuni giorni prima della prova scritta. Non sono accettate iscrizioni tardive in nessun caso.

• L'iscrizione alla prova orale avviene tramite registrazione in Almaesami (sotto il nome del Prof. Andrea Castro). E' possibile iscriversi fino al giorno prima. Per la prova orale si segue l'ordine di iscrizione in Almaesami. La prova orale potrebbe svolgersi su più giorni qualora il numero di iscritti sia maggiore di 30. Eventuali scambi di posizione sono ammessi ma dovete accordarvi tra di voi.

 

Strumenti a supporto della didattica

Di norma le lezioni sono tenute senza l'ausilio di trasparenze, utilizzando la lavagna tradizionale e il gesso. Per questo la frequenza alle lezioni, sebbene non obbligatoria, è considerata molto utile. Occasionalmente possono essere proiettati brevi filmati, grafici, disegni e altro materiale utile a facilitare la comprensione di alcuni concetti.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Annarita Margiotta