27996 - FISICA GENERALE T-1 (L-Z)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede una buona conoscenza di cinematica e dinamica (del punto materiale e dei sistemi) e di termodinamica. E' in grado di applicare tale conoscenza alla risoluzione di problemi ed esercizi di meccanica e termodinamica di livello medio-avanzato, facendo anche uso del calcolo differenziale ed integrale.

Contenuti

GRANDEZZE FISICHE E LORO MISURA

Il significato delle misure. Le grandezze fisiche. Il metodo sperimentale. La costruzione delle teorie. Unità di misura e sistemi di unità. Gli errori di misura e cifre significative. Analisi dimensionale.

LE GRANDEZZE VETTORIALI

Vettori e scalari. Versori. Somma, differenza e scomposizione di vettori. Moltiplicazione di vettori. Rappresentazione cartesiana dei vettori. Campi scalari e vettoriali.

IL MOTO DEI CORPI DAL PUNTO DI VISTA CINEMATICO

Spazio, tempi e sistemi di riferimento. Traiettoria e legge oraria.

Cinematica in una dimensione: spostamento, velocità e accelerazione. Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato.

Cinematica in due dimensioni: generalità, moto circolare uniforme e vario, collegamento con moto armonico. Cerchio osculatore. Moto di un proiettile. Moti relativi.

DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE

Definizione operativa di forza. Primo principio della dinamica e sistemi inerziali. Secondo principio della dinamica e massa inerziale. Terzo principio della dinamica; applicazioni del secondo e terzo principio della dinamica.

Forze di contatto: reazione vincolare e attrito. Cenni a forze viscose nei fluidi. Attrito in aria. Forza centripeta.

Legge di gravitazione universale. Misura di G. Variazioni di g sulla terra. Leggi di Keplero. Campo gravitazionale.

Forze apparenti in sistemi con moto traslatorio accelerato. Trasformazioni tra sistemi di riferimento con moto generico roto-traslatorio. Forza di Coriolis.

LAVORO ED ENERGIA

Lavoro di una forza costante (3D) e lavoro di una forza variabile (1D). Legge di Hooke e lavoro di una forza elastica. Lavoro di una forza variabile e integrali di linea. Teorema delle forze vive.

Campi di forze conservative. Energia potenziale. Conservazione energia meccanica. Circuitazione di un campo di forze conservativo. Energia potenziale gravitazionale. Velocità di fuga. Curve di energia potenziale: punti di equilibrio e di inversione.

Gradiente e rotore: applicazioni a campi di forze ed energia potenziale. Lavoro di forze non conservative e variazioni energia meccanica. Principio di conservazione dell'energia.

OSCILLAZIONI

Oscillatore armonico. Moto armonico: energia, pendolo, piccole oscillazioni. Moto armonico smorzato.

DINAMICA DEI SISTEMI E CORPO RIGIDO

Centro di massa. Moto del centro di massa. Quantità di moto. Principio di conservazione quantità di moto. Impulso di una forza. Urti elastici ed anelastici in una dimensione e cenni ad urti in due o tre dimensioni.

Corpo rigido: variabili angolari per rotazioni attorno ad un asse fisso. Energia cinetica rotazionale e momento d'inerzia. Teorema degli assi paralleli. Teorema di Koenig. Rotolamento. Cenni all'attrito volvente. Momento di una forza attorno ad un asse ed accelerazione angolare. Corrispondenza tra variabili angolari e lineari.

Momento angolare attorno ad un centro fisso. Equazioni cardinali della meccanica. Riformulazione del terzo principio della dinamica. Principio di conservazione del momento angolare. Conservazione del momento angolare per forze centrali.

Corrispondenza tra momenti polari e momenti assiali nel moto attorno ad un asse fisso. Condizioni di equilibrio statico con esempi.

TERMODINAMICA

-Sistemi termodinamici: coordinate termodinamiche; equilibrio termico; principio zero e temperatura; il termometro a gas perfetto; trasformazioni termodinamiche; equazioni di stato dei gas.

-Il primo principio della termodinamica: lavoro termodinamico; lavoro adiabatico ed energia interna dei sistemi; il calore e il primo principio della termodinamica; capacità termica e calori specifici; proprietà dei gas ideali.

-Il secondo principio della termodinamica: le macchine termiche; enunciato di Kelvin-Plank del secondo principio; le macchine frigorifere e l'enunciato di Clausius del secondo principio; equivalenza dei due enunciati; macchine reversibili, ciclo e macchina di Carnot; la temperatura termodinamica assoluta; teorema di Clausius; l'entropia; entropia e rendimento; il principio dell'aumento dell'entropia; la degradazione dell'energia; entropia e probabilità; entropia e disordine; la freccia del tempo.

Testi/Bibliografia

Testo principale consigliato:

GIANNI VANNINI, Gettys-Fisica1, Meccanica-Termodinamica, Ed. McGraw-Hill.

Altri testi consigliati:

- L. DUO', P. TARONI, Fisica - Meccanica e Termodinamica, EdiSES Università

- S. FOCARDI, I.MASSA, A. UGUZZONI, M. VILLA, Fisica Generale, Meccanica e Termodinamica , Casa Editrice Ambrosiana.

- P.MAZZOLDI, M. NIGRO e C.VOCI, Elementi di Fisica - Meccanica e Termodinamica, EdiSES Università.

- C. MENCUCCINI, V. SILVESTRINI, Fisica - Meccanica e Termodinamica, Casa Editrice Ambrosiana.

 

Metodi didattici

Le lezioni si svolgono principalmente con lavagna e gesso o con proiezione del foglio di scrittura del docente, e in lingua italiana.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Le modalità sono descritte dettagliatamente in un apposito file che gli studenti possono trovare nel materiale didattico del corso disponibile su virtuale.unibo.it.

Strumenti a supporto della didattica

Tutto il materiale di supporto alla didattica è disponibile sul sito virtuale.unibo.it

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Pierbiagio Pieri

Consulta il sito web di Carlo Battilana