FISICA I Cp - I
Anno accademico 2018/2019 - 1° annoCrediti: 9
SSD: FIS/01 - Fisica sperimentale
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 146 di studio individuale, 49 di lezione frontale, 30 di esercitazione
Semestre: 2°
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Obiettivi formativi
Il corso ha la finalità di fornire conoscenze di base sui fondamenti della Meccanica e della Termodinamica, nonché la capacità di ragionare in modo scientifico e di applicare modelli e concetti matematici astratti a problemi scientifici reali e concreti
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Il corso viene erogato per i 2/3 tramite lezioni frontali (con esempi in applicazione a situazioni fisiche reali). Per 1/3 tramite esercitazioni passo-passo: comprensione del testo, riferimento al caso fisico, definizione della modalità di risoluzione, svolgimento. Lezioni frontali ed esercitazioni sono erogate con supporto audiovisivo.
Prerequisiti richiesti
Buone conoscenze di Matematica elementare (Algebra, Geometria e Trigonometria); Nozioni fondamentali del calcolo differenziale e integrale
Frequenza lezioni
Nessun obbligo di frequenza
Contenuti del corso
Acquisizione di concetti e tecniche matematiche che saranno utilizzati in tutto il corso. Capacità di descrivere il moto usando i concetti di spazio e tempo indipendentemente dalle cause del moto. Capacità di descrivere il cambiamento del moto dei punti materiali utilizzando i concetti di forza e massa. Capacità di applicare le leggi del moto di Newton a problemi fisici della vita quotidiana. Comprensione del concetto di Energia e di trasferimento di energia. Capacità di applicare il concetto di energia alla dinamica di un sistema meccanico senza ricorrere alle leggi di Newton. Comprensione dei fenomeni di urto e loro analisi utilizzando le leggi di conservazione. Comprensione dei moti periodici ed in particolare del moto armonico semplice quale modello di analisi per una vasta classe di fenomeni oscillanti. Comprensione e analisi delle trasformazioni fisiche e chimiche della materia, in tutti i suoi stati di aggregazione, legati al trasferimento di energia tra un sistema e l’ambiente circostante. Capacità di applicare il principio di conservazione dell’energia come legge universale della natura. Concetto di gas perfetto e sue proprietà. Comprensione dei trasferimenti di energia che possono avvenire spontaneamente. Modellizzazione delle trasformazioni utilizzando i concetti di trasformazioni reversibili e irreversibili. Uso del calcolo della variazione della funzione Entropia.
Testi di riferimento
- MAZZOLDI, NIGRO, VOCI – Elementi di Fisica: Meccanica, Termodinamica (2° edizione) – EdiSES
- FALCIGLIA – Problemi di Fisica I: meccanica e termodinamica - EdiSES
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | GRANDEZZE FISICHE E VETTORI* Grandezza Fisica e Unità di misura - Equazione dimensionale - Errori di misura e Approssimazione - Notazione scientifica - Rappresentazione di grandezze fisiche per mezzo di vettori - Operazioni sui vettori: analisi vettoriale | Teoria: Testo 1, appendice B e C Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 1-8 |
| 2 | CINEMATICA* Velocità, Accelerazione e Legge oraria del moto - Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato - Moto nel piano: Moto parabolico - Cinematica dei moti circolari | Teoria: Testo 1, Capitolo 1 e 2 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 1-8 |
| 3 | DINAMICA* Princ. di Inerzia e Massa iner.-2a legge di Newton-Princ. di azione e reazione-Leggi della forza: Gravità,Peso,Attrito rad.,Elastica-Reaz. vincolari–Diagr.di corpo libero-Moto circolare:Forza centr.-Quant. di moto di e Impulso - Mom. Ang. e Mec. | Teoria: Testo 1, Capitolo 3 e 5 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 10-13 |
| 4 | CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA* Lavoro, Energia cinetica e Teorema dell’Energia Cinetica - Forze conservative ed Energia Potenziale - Calcolo di energia potenziale - Conservazione dell'energia meccanica - Forze non conservative | Teoria: Testo 1, Capitolo 4 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 9, 14, 15, 19 |
| 5 | DINAMICA DEI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI* Sistemi di punti. Forze interne e forze esterne - Centro di massa di un sistema di punti e suo moto - Conservazione della quantità di moto - Urti tra punti materiali: elastico, anelastico e completamente anelastico | Teoria: Testo 1, Capitolo 6 e 8 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 20, 21 |
| 6 | DINAMICA DEL CORPO RIGIDO*Moto di un corpo rigido - Rotazioni rigide attorno ad un asse fisso in un sistema di riferimento inerziale - Momento di inerzia rispetto ad un asse fisso - Teorema di Huygens-Steiner-Moto rototraslatorio -Moto di puro rotolamento | Teoria: Testo 1, Capitolo 7 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 22-37 |
| 7 | OSCILLAZIONI Oscillatore armonico semplice*: equazione del moto e soluzione* - Moto di una massa collegata ad una molla* - Energia cinetica e potenziale nei moti armonici semplici* - Oscillatore armonico smorzato da una forza viscosa: smorzamento debole | Teoria: Testo 1, Capitolo 10 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 16-18 |
| 8 | TERMODINAMICA* I Princ. Zero e Temp.-Termometro a gas perfetto-Calore, Capacità termica,Calori specifici e latenti–Equiv.mecc. del calore–Sist.e stati term.-Coor. term. e equilibrio term.-Sistemi pVT–Equ. di stato dei gas perf.-Ener.int.- Primo principio. | Teoria: Testo 1, Capitolo 12 e 13 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 41, 42 |
| 9 | TERMODINAMICA II Macchine term. e frig.*-Secondo principio della termodinamica*-Reversibilità e irreversibilità: Ciclo di Carnot, Macchina di Carnot* - Teorema di Clausius ed Entropia* - Il principio di aumento dell’Entropia-Entropia di un gas ideale | Teoria: Testo 1, Capitolo 14 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 43-61 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame consiste in una prova scritta seguita da una prova orale. La prova scritta (durata 2 ore) consiste nella risoluzione, giustificata e commentata in maniera chiara, di due problemi di Meccanica e un problema di Termodinamica. Gli allievi che superano la prova scritta possono sostenere la conseguente prova orale (durata 30-40 min) che consiste, a partire da una discussione della prova scritta, nella trattazione di tre distinti argomenti in programma
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Esempi di prove di esame ai link:
http://www.lns.infn.it/~musumarra/Compito_Fisica_I_8_9_2017.pdf
http://www.lns.infn.it/~musumarra/Compito_Fisica_I_29_9_2017.pdf