FISICA I P - Z
Anno accademico 2024/2025 - Docente: ALESSANDRA GIUNTARisultati di apprendimento attesi
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.
Prerequisiti richiesti
- abilità nel calcolo algebrico;
- dimestichezza con il calcolo differenziale;
- conoscenza della trigonometria;
- conoscenza delle principali leggi geometriche;
- dimestichezza con lo studio di funzioni matematiche.
Frequenza lezioni
La frequenza è di norma obbligatoria, si rimanda al regolamento del corso di studi.
Di norma, lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle ore di ogni insegnamento, fatto salvo quanto previsto dall’art. 27 del R.D.A. e dal Regolamento per il riconoscimento dello status di studente lavoratore, studente atleta, studente in situazione di difficoltà e studente con disabilità (D.R. n. 1598 del 2/5/2018).
Contenuti del corso
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 e 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. Temperatura 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 e 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. Trasformazioni adiabatiche e entropia. Entropia e calore.
Testi di riferimento
1. P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci: Elementi di Fisica: Meccanica e Termodinamica, III edizione, Casa Editrice EdiSES, ISBN – 978-88-3623-036-5
2. Halliday, Resnick, Krane, Fisica 1, IV Edizione, Casa Editrice Ambrosiana, ISBN - 88-408-0776-4
3. R. Serwey, J. Jewett: Fisica per Scienze ed Ingegneria, Vol.I, V Edizione, Casa Editrice EdiSES
4. L. Duò, P. Taroni, Fisica: Meccanica e Termodinamica, Casa Editrice EdiSES, ISBN – 978-88-3623-028-0