28626 - FISICA GENERALE T-A

Conoscenze e abilità da conseguire

Fare acquisire agli studenti: l'educazione al metodo scientifico-sperimentale; il significato dei concetti fisici fondamentali riguardanti i Principi della Meccanica (del punto materiale)

Contenuti

Introduzione
Introduzione generale alla fisica; il metodo sperimentale.  Definizione e dimensione di una grandezza fisica, grandezze fisiche fondamentali e derivate, sistemi di unità di misura, i sistemi CGS ed MKS. Le unità di misura di spazio, tempo, massa.

Calcolo Vettoriale
Grandezze scalari e vettoriali. Definizione di vettore. Operazioni di somma e differenza tra vettori, moltiplicazione di un vettore per uno scalare, prodotto scalare, prodotto vettoriale. Terne cartesiane ortogonali, versori cartesiani, rappresentazione cartesiana dei vettori. Le operazioni tra vettori nella rappresentazione cartesiana. Terne ortogonali locali, coordinate polari piane, coordinate cilindriche.

Cinematica
Il punto materiale, la posizione ed il moto, sistemi di riferimento. La descrizione del moto: equazione vettoriale del moto, traiettoria e legge oraria; la descrizione intrinseca del moto. Definizione della velocità, unità di misura, sua rappresentazione nel sistema intrinseco, in coordinate cartesiane e polari piane. Definizione della accelerazione, unità di misura, rappresentazione nel sistema intrinseco, ed in coordinate cartesiane. Analisi di alcuni tipi di moto: moto rettilineo uniforme, moto rettilineo uniformemente accelerato, moto circolare uniforme ed accelerato, moto armonico. Cambiamento del sistema di riferimento, moto relativo, trasformazione della posizione, relazioni di Poisson, trasformazione della velocità, trasformazione della accelerazione.

Dinamica del punto materiale
La definizione operativa di forza, il dinamometro, unità di misura della forza. Natura vettoriale delle forze. Vincoli, reazioni vincolari, vincoli lisci e scabri. Equilibrio di un punto materiale. Leggi e principi della statica. Il primo principio della dinamica: esperimenti di Galileo, sistemi di riferimento inerziali. Il secondo principio della dinamica, la massa inerziale, unità di misura della massa inerziale. Principio di azione e reazione. Quantita` di moto e impulso, teorema dell'impulso. Definizione di momento di un vettore, momento della quantità di moto e della forza, teorema del momento della forza. Conservazione del momento angolare per moti regolati da forze centrali. L'espressione di alcune forze: la forza gravitazionale; le forze elastiche, la legge di Hooke. Il pendolo semplice. Forze di attrito statico e dinamico radente. La forza di attrito viscoso. Dinamica di moti circolari. Dinamica nei sistemi di riferimento non inerziali. Forze reali e fittizie.

Lavoro ed Energia
Definizione del lavoro di una forza e sua espressione in generale; lavoro lungo un cammino finito, unità di misura del lavoro. Teorema delle forze vive, energia cinetica. Campi di forza conservativi ed energia potenziale. Teorema di conservazione dell'energia meccanica. Potenza. Lavoro delle forze non conservative e variazione dell'energia meccanica. Calcolo di alcuni potenziali della forza: la forza peso, la forza di gravitazione, la forza elastica, la forza centrifuga.

Dinamica dei sistemi di punti materiali
Sistemi isolati, forze interne ed esterne; conservazione della quantita` di moto e del momento angolare per sistemi isolati, e relazione con il terzo principio della dinamica. Teorema dell'impulso e della quantità di moto. Forze impulsive; urti elastici e anelastici. Semplici problemi d'urto. Risultante delle forze agenti su un sistema di N punti materiali e quantità di moto totale del sistema. Momento risultante polare delle forze agenti su un sistema di N punti materiali e momento angolare. Centro di massa di un sistema di N punti materiali e sue proprietà. Centro di massa per sistemi omogenei. Le equazioni cardinali della Meccanica. I tre teoremi del centro di massa. Teorema di Koenig per l'energia cinetica.

Dinamica dei sistemi rigidi
Impostazione del problema. Cinematica del sistema rigido. Corpo rigido in rotazione attorno ad un asse fisso. Momento angolare di un sistema rigido con asse fisso rispetto all'asse di rotazione. Momento di inerzia. Energia cinetica di un corpo rigido che ruota attorno ad un asse fisso.

Testi/Bibliografia

Preparazione teorica:
S. Focardi, I. Massa e A. Uguzzoni: Fisica Generale - Meccanica, Casa Editrice Ambrosiana.
Resnick, Halliday, Krane: Fisica 1, C.E.A. Milano, 2003.

Mazzoldi, Nigro, Voci: Fisica vol. 1, Meccanica e Termodinamica, EdiSES.
A. Bertin, M. Poli, A. Vitale - Fondamenti di Meccanica - Esculapio Editore (Progetto Leonardo).

Eserciziari:
S. Rosati, R. Casali: Problemi di fisica generale, Meccanica - Termodinamica - Teoria cinetica dei gas. Casa Editrice Ambrosiana, 1998.
Pavan, Soramel: Problemi di fisica risolti e commentati, vol. 1, Casa Editrice Ambrosiana.
D'Agostino M., Bruno M., Fiandri M.L.: Esercizi di Fisica I. Calcolo vettoriale, cinematica, dinamica e termodinamica. CLUEB.

Metodi didattici

Il corso prevede lezioni frontali in aula. Le lezioni sono affiancate da esercitazioni nelle quali vengono proposti e risolti in aula esercizi relativi al programma. Occasionalmente potrà essere utilizzato un videoproiettore.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova scritta finale obbligatoria, della durata di circa 3 ore, ed una prova orale facoltativa. Nella prova scritta lo studente deve risolvere alcuni esercizi, e rispondere ad un paio  di domande a risposta libera sugli argomenti del corso. Durante la prova scritta non e` ammesso l'uso di libri, appunti, supporti elettronici che memorizzano formule e testi. La prova scritta mira ad accertare le abilita` acquisite nel risolvere problemi relativi al programma svolto. Nella prova orale (facoltativa) lo studente deve dimostrare di aver compreso a fondo le nozioni di base della meccanica, e di saper descrivere quantitativamente i sistemi meccanici illustrati durante il corso; occasionalmente potra' essere proposto qualche breve esercizio di verifica. Ulteriori informazioni, ad esempio riguardanti le modalita` di calcolo del voto, sono disponibili alla seguente pagina web:

http://www.bo.astro.it/~silvia/teaching.html

L'iscrizione alle prove e` obbligatoria, e deve essere fatta attraverso il sito AlmaEsami.

Strumenti a supporto della didattica

Altre informazioni sul corso, avvisi, esercizi possono essere reperiti sul sito web creato dalla docente:

http://www.bo.astro.it/~silvia/teaching.html

Link ad altre eventuali informazioni

http://www.bo.astro.it/~silvia/

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Silvia Pellegrini