FISICA I Ps - Z

• introdurre i metodi dell’indagine fisica,
• fornire i fondamenti della Meccanica (sia del punto materiale sia dei corpi estesi) e della Termodinamica,
• sapere formalizzare un problema di Fisica applicando gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione.

In particolare, il corso si propone:

• per quanto concerne la conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding), di far conoscere i fondamenti della Meccanica e della Termodinamica, comprendendone la loro descrizione matematica,
• per quanto concerne la capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding), di sviluppare e/o migliorare la capacità di riconoscere le principali leggi fisiche che descrivono un fenomeno meccanico o termodinamico e di applicare tali leggi per risolvere problemi di fisica mediante l'uso di tecniche analitiche e numeriche appropriate,
• per quanto concerne l'autonomia di giudizio (making judgments), di fornire gli strumenti per stimare l'ordine di grandezza delle variabili che descrivono un fenomeno meccanico o termodinamico e stimare il "livello di importanza" (ad es. principio di conservazione, legge universale, teorema, ecc.) di una legge fisica,
• per quanto concerne le abilità comunicative (communication skills), di sviluppare e/o migliorare le capacità di esporre concetti scientifici con proprietà di linguaggio,
• per quanto concerne le capacità di apprendimento (learning skills), di saper applicare tecniche e modelli teorico-matematici alla Fisica.

Le lezioni saranno di tipo frontale, durante ogni lezione sarà sempre lasciato spazio agli studenti a domande, curiosità e commenti.

L'interazione docente-studenti sarà uno degli strumenti fondamentali durante lo svolgimento di esercizi in aula.

• buone conoscenze di matematica elementare (algebra, geometria e trigonometria),
• nozioni fondamentali del calcolo differenziale e integrale.

Non obbligatoria. La presenza è fortemente consigliata al fine di acquisire più facilmente familiarità con il linguaggio e i concetti della Fisica.

INTRODUZIONE

-) Descrizione fisica della realtà*

Grandezze fisiche, dimensioni, unità di misura, sistemi di coordinate

-) Vettori*

Generalità, operazioni sui vettori (somma, differenza, prodotto di un vettore per uno scalare, prodotto scalare, prodotto vettoriale), componenti di un vettore, derivata e integrale di un vettore

MECCANICA

-) Cinematica dei punti materiali*

Velocità, accelerazione, moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato, corpi in caduta libera e proiettili

-) Dinamica dei punti materiali*

Prima legge di Newton, massa inerziale, conservazione della quantità di moto, forza, seconda legge di Newton, risultante delle forze, equilibrio, terza legge di Newton, forze di attrito, piano inclinato

-) Energia meccanica e sistemi conservativi*

Lavoro, potenza, energia cinetica, energia potenziale, conservazione dell'energia meccanica

-) Collisioni e sistemi di punti materiali

Impulso*, collisione elastica*, collisione anelastica e completamente anelastica*, moti con massa variabile, sistemi di punti*, centro di massa di un sistema di punti e suo moto*

-) Corpo rigido e meccanica rotazionale*

Corpo rigido e suo centro di massa, cinematica rotazionale, grandezze vettoriali rotazionali, momento di una forza, rotazione stazionaria, momento di inerzia, teorema di Huygens-Steiner, momento angolare, moti combinati di traslazione e rotazione

-) Elasticità

Legge di Hooke*, elasticità di volume e di forma, relazioni tra le costanti elastiche

-) Oscillazioni

Moto armonico semplice*, sistema massa-molla*, il pendolo semplice*, i pendoli fisici, oscillatore armonico smorzato, oscillatore armonico forzato

TERMODINAMICA

-) Temperatura e calore*

Termometria, calorimetria, prima legge della termodinamica, capacità termica e calori latenti, trasmissione del calore

-) Gas ideali e reali

Leggi dei gas ed equazione di stato dei gas ideali*, trasformazioni di un gas e lavoro, gas reali*, equazione di Clausius-Clapeyron, teoria cinetica dei gas*

-) Entropia

Macchine termiche*, macchina ideale di Carnot*, seconda legge della termodinamica*, entropia*, processi irreversibili*, interpretazione statistica dell'entropia

1. Mazzoldi, Nigro, Voci – Elementi di Fisica - Meccanica e Termodinamica - EdiSES - Seconda Edizione

Per approfondimenti:

2. Halliday, Resnick, Walker – Fondamenti di Fisica - Meccanica, Onde, Termodinamica - CEA - Settima Edizione

3. Mazzoldi, Nigro e Voci, Fisica – Volume I - EdiSES - Seconda Edizione

Gli studenti dovranno sostenere due prove: una prova scritta ed una prova orale. La prova scritta (durata 2 ore) consiste nella risoluzione, giustificata e commentata in maniera chiara, di un problema di Meccanica e un problema di Termodinamica. Per quanto concerne la valutazione di tale prova, ad ogni problema è attribuito un punteggio massimo pari a 15 e, di norma, la prova è superata se si consegue un punteggio totale (ossia sommando la valutazione ottenuta per ogni problema) maggiore o uguale a 18. Gli studenti che superano la prova scritta possono sostenere la prova orale (durata 30-40 min ca) che consiste, a partire da una discussione della prova scritta, nella trattazione di alcuni distinti argomenti del programma del corso. Non sono previste prove in itinere.

Si ricorda che è OBBLIGATORIA LA PRENOTAZIONE agli esami tramite il portale studenti.

Domande frequenti:

Esporre le leggi della dinamica, Esporre il significato della conservazione dell'energia meccanica, Esporre il primo principio della termodinamica, Dimostrare l'equivalenza degli enunciati di Clausius e Kelvin.

Esercizi frequenti:

Piano inclinato, urti fra particelle, calcolo dell'entropia, espansione libera dei gas ideali.

Altri esercizi frequenti sono consultabili nel materiale didattico su STUDIUM durante e a fine corso.