FISICA I A - E

Lo studente è tenuto a raggiungere i seguenti obiettivi formativi:

• saper applicare opportunamente le nozioni riguardanti le grandezze fisiche e l' analisi dimensionale;
• saper applicare il calcolo vettoriale nella risoluzione dei problemi fisici del mondo circostante;
• saper risolvere quesiti inerenti a problematiche di cinematica, statica e dinamica del punto materiale e del corpo rigido;
• saper applicare le conoscenze di fluidostatica e fluidodinamica a problemi reali;
• saper applicare i concetti fondamentali di termodinamica, quali calore e rendimento di macchine termodinamiche.

Si richiedono i seguenti prerequisiti:

• abilità nel calcolo algebrico;
• dimestichezza con il calcolo differenziale;
• conoscenza della trigonometria;
• conoscenza delle principali leggi geometriche;
• dimestichezza con lo studio di funzioni matematiche

Per la frequenza, si rimanda al regolamento del corso di studi.

1) Grandezze Fisiche

Le grandezze in fisica-Unità di misura e sistema internazionale-Dimensioni e calcolo dimensionale-Errori di misura

2) Calcolo vettoriale

Sistemi di riferimento e sistema di coordinate; I vettori come entità geometriche; I vettori in fisica e loro utilizzo nello spazio fisico bidimensionale e tridimensionale; Grandezze vettoriali e grandezze scalari; I vettori nel piano e loro scomposizione per componenti; Versori; Somma tra vettori; Prodotto scalare e prodotto vettoriale tra vettori; Moltiplicazione di uno scalare per un vettore

3) Cinematica

Vettore spostamento, velocità istantanea e velocità media; Moto nello spazio fisico e moto rettilineo uniforme; Legge oraria del moto; Vettore accelerazione istantanea e media; Moto uniformemente accelerato e sua legge oraria; Moto di caduta del grave; Combinazione di moti: il moto parabolico; Moto circolare uniforme; Accelerazione Centripeta

4) Dinamica

Il concetto di forza in fisica; leggi del moto e formulazione newtoniana della dinamica classica; Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali; La Forza come vettore: statica del punto materiale; Forza peso; Forza d’attrito; Lavoro svolto da una forza; Forze conservative; Forze elastiche e legge di Hooke; Il pendolo semplice; Energia cinetica e teorema dell’energia cinetica; Forza gravitazionale; Energia potenziale; Energia meccanica e principio di conservazione dell’energia meccanica; Il piano inclinato e la statica per un sistema meccanico in presenza ed in assenza di forze di attrito; Condizione di equilibrio meccanico; Sistema di punti materiali; centro di massa e coordinate del centro di massa; Quantità di moto e principio di conservazione della quantità di moto; Urti elastici e anelastici; Moto rotatorio e cinematica rotazionale; Energia cinetica di rotazione; Momento di inerzia; Momento angolare e momento di una forza; conservazione del momento angolare; Il corpo rigido e condizione di equilibrio meccanico; Moto rototraslatorio; Introduzione alle oscillazioni e analogia tra il pendolo semplice ed il sistema massa molla

5) Dinamica dei fluidi ideali

Fluidi; Pressione e densità nei fluidi; Fluidostatica; Legge di Stevino; principio di Pascal; principio di Archimede; Applicazioni; Dinamica dei fluidi ideali; Linee di flusso e tubi di flusso; Portata volumica e conservazione della portata volumica; Fluidodinamica e derivazione dell’equazione di Bernoulli

6) Termodinamica

Sistemi termodinamici e sistemi in contatto termico; Equilibrio termodinamico; Temperature e calore; Principio zero della termodinamica; Dilatazione lineare e volumica: applicazioni; Capacità termica e calore specifico; Temperatura di equilibrio; Calore latente; Trasformazioni termodinamiche; Lavoro, calore ed energia interna; Primo principio della termodinamica; Lavoro e calore nelle trasformazioni termodinamiche; I gas perfetti; Trasformazioni isoterma e isobara; Calore specifico molare; Relazione di Mayer; Trasformazioni adiabatiche; Macchine termiche; Rendimento; Enunciati del secondo principio della termodinamica; Reversibilità e irreversibilità; Teorema di Carnot; Temperatura termodinamica assoluta; Teorema di Clausius; La funzione di stato entropia; Il principio di aumento dell’entropia; Calcoli di variazioni di entropia; Entropia del gas ideale; Energia inutilizzabile; Trasformazioni adiabatiche e entropia; Interpretazione statistica dell’entropia; Entropia e calore.

1. Mazzoldi, Nigro, Voci: “Elementi di Fisica Vol. 1 – Meccanica e Termodinamica. Seconda edizione.” (EdiSES)

2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica" (2015) Casa Ed. Ambrosiana;

3. Serway, Jewett "Principi di Fisica" (2015) Edises;

4. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fundamental of Physics" Casa Ed. Ambrosiana

L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale. La prova scritta si intende superata con una votazione minima di 18/30. Per votazioni maggiori o uguali a 15/30 ed inferiori a 18/30, la prova orale è obbligatoria. Il voto finale terrà conto delle prove sostenute dai candidati.

- Discutere dei principi di conservazione dell'energia meccanica, della quantità di moto e del momento angolare;

- Trattare i principi della termodinamica con le dovute applicazioni;

- Enunciare ed applicare il secondo principio della termodinamica;

- Ricavare l'equazione di Bernoulli per un fluido ideale;

- Descrivere il moto del pendolo semplice, del sistema massa molla e di un corpo rigido.