27996 - FISICA GENERALE T-1

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

IL METODO SCIENTIFICO.

Scienza e conoscenza. Il significato delle misure. Le grandezze fisiche. Il metodo sperimentale. Unità di misura e sistemi di unità.

LE GRANDEZZE VETTORIALI.

Vettori e scalari. Versori. Somma, differenza e scomposizione di vettori. Moltiplicazione di vettori. Rappresentazione cartesiana dei vettori. Vettori applicati. Momenti dei vettori. I vettori e le leggi fisiche.

IL MOTO DEI CORPI DAL PUNTO DI VISTA CINEMATICO.

Lo spazio e il tempo. Il moto e i sistemi di riferimento. Concetto di punto materiale e le rappresentazioni del suo moto. Spostamento, velocita' e accelerazione del punto materiale.

Studio di moti rettilinei e circolari. Il moto armonico semplice e smorzato. Composizione di moti armonici. Definizione di sistema rigido.

LA DINAMICA.

La ricerca delle cause che generano il moto dei corpi. Definizione di forza. Le forze fondamentali.

-L'assenza di forze e il principio di inerzia. L'inerzia, i sistemi inerziali e il primo principio della dinamica. La massa inerziale.

-Il secondo principio della dinamica. Il moto nei sistemi non inerziali e le forze di inerzia. Dinamica del punto materiale: quantità di moto e momento angolare; moti centrali; il pendolo matematico.

-Studio del moto dei sistemi di punti: il concetto di interazione; il terzo principio della dinamica nell'enunciazione di Newton. Enunciato conservativo del terzo principio della dinamica. Le interazioni fondamentali in natura.

-L'interazione gravitazionale: Newton e la prima unificazione delle forze; la massa gravitazionale e la massa inerziale. Il moto dei pianeti. Cenni sulle interazioni elettromagnetica, debole e forte e sulla loro unificazione.

-Le equazioni cardinali della meccanica e le condizioni necessarie e sufficienti per descrivere il moto dei sistemi meccanici.

-Il centro di massa.

-La dinamica dei sistemi rigidi. Il momento di inerzia. Il teorema di Huyghens-Steiner. Moto di un corpo rigido con un asse fisso. Il pendolo fisico.

-Lavoro ed energia: il lavoro fatto da una forza su un punto materiale. La potenza. Il concetto di energia. Relazione fra lavoro e moto. Il teorema delle forze vive e l'energia cinetica per un punto materiale. Il gradiente di un campo scalare. Il rotore di un campo vettoriale. I campi di forze conservativi e l'energia potenziale. il teorema della conservazione dell'energia meccanica. Il potenziale del campo di forze gravitazionale.

-Il lavoro e l'energia per un sistema di punti. Espressione del lavoro e energia cinetica per un sistema di punti rigido.  Espressione dell'energia cinetica per un sistema rigido. L'energia potenziale per i sistemi di punti. Teorema della conservazione dell'energia per i sistemi. I sistemi di punti materiali in presenza di forze conservative e non conservative: il principio di conservazione dell'energia.

TERMODINAMICA

-Sistemi termodinamici: variabili termodinamiche; equilibrio termico e termodinamico; principio zero e temperatura; il termometro a gas a volume costante; trasformazioni termodinamiche; equazioni di stato dei gas ideali e di Van der Waals.

-Il primo principio della termodinamica: lavoro termodinamico; calore, capacità termica e calori specifici; primo principio della termodinamica ed energia interna; espansione libera di un gas rarefatto e proprietà dei gas ideali; cenni di teoria cinetica dei gas; trasformazioni adiabatiche.

-Il secondo principio della termodinamica: macchine termiche ed enunciato di Kelvin-Plank del secondo principio; macchine frigorifere ed enunciato di Clausius del secondo principio; equivalenza dei due enunciati; trasformazioni reversibili e macchine reversibili; ciclo, macchina e teorema di Carnot; temperatura termodinamica assoluta; disuguaglianza di Clausius; entropia; enunciato del secondo principio in termini di entropia; cenni di entropia e probabilità; la freccia del tempo.

Testi/Bibliografia

Testi/Bibliografia

Testo principale consigliato:

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

Altri testi consigliati: 

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

- E. FERMI, A. SCOTTI, Termodinamica, Bollati Boringhieri.

- C. MENCUCCINI, V. SILVESTRINI, Fisica - Meccanica e termodinamica, casa Editrice Ambrosiana.

Metodi didattici

Le lezioni si svolgono principalmente con proiezione del foglio di scrittura del docente, e in lingua italiana. Studenti in difficoltà con la lingua si rivolgano ai docenti per un incontro.

Il materiale didattico, incluse le lavagne delle lezioni e esercizi, verrà pubblicati sulla pagina virtuale del corso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La valutazione avviene tramite prove scritte con esercizi da risolvere o domande di teoria. Le prove d'esame si svolgono alla fine del periodo di lezione, tipicamente con tre appelli nella sessione invernale (gennaio-febbraio), due nella sessione estiva (giugno-luglio) e uno a settembre.

Negli appelli invernali, la prova consiste in quesiti a risposta multipla, mentre negli appelli estivi consiste in tre problemi classici da risolvere in forma estesa.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti:

si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile ( https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Strumenti a supporto della didattica

Le lavagne di lezione (slide o annotazioni tablet) verranno rese disponibili sulla pagina virtuale del corso, assieme a esercizi risolti e prove d'esame degli anni passati.

In aggiunta alle lezioni in orario, sarà disponibile un'incontro online su Teams a settimana con un tutor, dedicato alla risoluzione di esercizi.

 

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giulia Despali

Consulta il sito web di Carlo Battilana