28626 - FISICA GENERALE T-A (L-Z)

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2021/2022

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, modelli. Grandezze fisiche e misurazione, il Sistema Internazionale e le unità di misura.

Elementi di trigonometria: riassunto di trigonometria di base.

Cenni di calcolo differenziale: derivate e integrali. Derivate e integrali di alcune funzioni elementari.

Cinematica del punto materiale in una dimensione: velocità e accelerazione. Problema inverso della cinematica. Moto rettilineo uniforme, moto rettilineo uniformemente accelerato.

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.

Cinematica del punto materiale nello spazio:
vettori posizione, velocità, accelerazione. Traiettoria e rappresentazione intrinseca del moto, accelerazione tangenziale ed accelerazione centripeta. Esempi di moto in due dimensioni: moto parabolico, moto circolare uniforme e accelerato. Grandezze angolari. Moto relativo e trasformazioni di Galileo.

Dinamica del punto materiale: definizione di forza e unità di misura. Leggi della dinamica di Newton. Sistemi di riferimento inerziali. Reazioni vincolari, forza peso, forze di attrito radente statico e dinamico. Moto di un punto materiale lungo un piano inclinato con e senza attrito. Forze centripete. Forza elastica. Definizione di lavoro, potenza, definizione di energia cinetica. Teorema dell'energia cinetica. Forze conservative e non. Proprietà delle forze conservative ed energia potenziale. Energia meccanica e sua conservazione in un sistema conservativo. Definizione di equilibrio stabile e instabile, punti di inversione del moto. Energia potenziale della forza peso e della forza elastica. Energia meccanica in presenza di forze non conservative. Principio di conservazione dell'energia, energia interna di un sistema.

Dinamica dei sistemi di punti materiali: Quantità di moto. Impulso di una forza e teorema dell'impulso per un punto materiale e per un sistema di punti materiali. Centro di massa. Esempi di calcolo del centro di massa per corpi continui. Moto del centro di massa. Conservazione della quantità di moto per i sistemi isolati.

Urti: urti elastici e perfettamente anelastici, quantità conservate. Casi notevoli di urti in una dimensione e in due dimensioni. Pendolo balistico. Momento di una forza, momento angolare per un punto materiale. Variazione del momento angolare e momento della forza. Conservazione dell'energia meccanica per un sistema di punti.

Meccanica del corpo rigido: definizione di corpo rigido e introduzione alla cinematica e dinamica rotazionale dei corpi rigidi. Gradi di libertà di un sistema. Energia cinetica rotazionale di un corpo rigido e momento d'inerzia. Momento angolare di un sistema di punti. Equazioni cardinali della meccanica. Moto di rotazione di un corpo rigido attorno ad asse fisso. Teorema di Steiner. Considerazioni energetiche sul moto rotatorio (lavoro, potenza). Teorema lavoro-energia per il moto rotatorio. Generalizzazione del teorema lavoro-energia. Energia meccanica per un sistema di corpi. Conservazione del momento angolare e urti con corpi rigidi vincolati ad un asse. Cenni di statica.

Oscillazioni: oscillatore armonico semplice (forza elastica); pendolo di torsione; pendolo semplice; pendolo fisico.

Testi/Bibliografia

Testi consigliati:

  • G. Vannini, Gettys Fisica 1, Meccanica e termodinamica, Mc Graw Hill Education
  •  S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, M. Villa: Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica, Casa Editrice Ambrosiana.
  •  R. A. Serway, J. W. Jewett Jt.: Fisica per Scienze ed Ingegneria - Vol. I - Meccanica e termodinamica - EdiSES
  • David Halliday, Robert Resnick, Kenneth Krane: Fisica 1 - Quinta edizione, Casa Editrice Ambrosiana
  • P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci: Fisica Vol.1 Meccanica - Termodinamica, EdiSES
  •  Qualunque eserciziario pensato per corsi di studio della scuola di scienze ed ingegneria, in aggiunta alle esercitazioni svolte a lezione.

I testi elencati sono consigliati, ma non obbligatori. Si consiglia tuttavia l'adozione di almeno un testo di riferimento, ad integrazione degli appunti presi a lezione.

Metodi didattici

Il corso consiste di lezioni frontali in aula, per un totale di 60 ore (6CFU). Le lezioni sono principalmente svolte alla lavagna e consistono in spiegazioni teoriche accompagnate da applicazioni ed esercizi pratici. Questi sono finalizzati alla comprensione della teoria e all'acquisizione della metodologia necessaria ad affrontare in maniera quantitativa i problemi di fisica.

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 finale consiste in una prova scritta obbligatoria e una prova orale facoltativa. 

La prova scritta, della durata di 2 ore, include due o tre esercizi e domande sulla parte teorica del corso.
La prova orale, di circa 15-20min, verte su tutto il programma svolto. Nel caso la prova scritta venga superata con la sufficienza (18) o più, la prova orale è facoltativa.
La docente si riserva di far sostenere la prova orale in caso di sufficienza non piena allo scritto (sufficienza subordinata allo svolgimento dell'orale).

In caso di esame da svolgersi esclusivamente online, le modalità sopra descritte potranno cambiare e verranno pubblicate nelle sezioni "Contenuti Utili" e "Avvisi" del sito web docente.
Ogni eventuale variazione apportata alle modalità d'esame in corso d'opera verrà comunicata nello stesso modo.

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni di teoria. Le lezioni sono tenute di norma alla lavagna. Presentazioni in powerpoint possono essere usate a supporto.

Esercitazioni. Durante il corso, sono previste sessioni di esercitazioni sugli argomenti trattati nelle lezioni teoriche, durante le quali la discussione tra studenti e tra studenti e docente è incoraggiata.

Gli esercizi svolti a lezione e le soluzioni sono messe a disposizione degli studenti online sul sito "Virtuale" (Virtual learning Environment) di UniBO.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesca Bellini