FISICA I - canale 2

Anno accademico 2017/2018 - 1° anno
Docente: Agatino MUSUMARRA
Crediti: 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:
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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


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

  1. MAZZOLDI, NIGRO, VOCI – Elementi di Fisica: Meccanica, Termodinamica (2° edizione) – EdiSES
  2. FALCIGLIA – Problemi di Fisica I: meccanica e termodinamica - EdiSES


Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1GRANDEZZE 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 vettorialeTeoria: Testo 1, appendice B e C Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 1-8 
2CINEMATICA* Velocità, Accelerazione e Legge oraria del moto - Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato - Moto nel piano: Moto parabolico - Cinematica dei moti circolariTeoria: Testo 1, Capitolo 1 e 2 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 1-8 
3DINAMICA* 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 
4CONSERVAZIONE 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 conservativeTeoria: Testo 1, Capitolo 4 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 9, 14, 15, 19 
5DINAMICA 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 anelasticoTeoria: Testo 1, Capitolo 6 e 8 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 20, 21 
6DINAMICA 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 rotolamentoTeoria: Testo 1, Capitolo 7 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 22-37 
7OSCILLAZIONI 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 deboleTeoria: Testo 1, Capitolo 10 Esercizi svolti: Testo 2, Esercizi 16-18 
8TERMODINAMICA* 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 
9TERMODINAMICA 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 idealeTeoria: 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