FISICA GENERALE I M - Z

L’obiettivo formativo del corso è fornire una conoscenza organica della Meccanica classica e della Termodinamica.

Il percorso formativo per acquisire tale risultato è il seguente:

• Studio delle leggi fondamentali della Meccanica classica del punto materiale e dei sistemi di punti con particolare riguardo alla cinematica, alle leggi di Newton ed ai principi di conservazione.
• Studio della Dinamica del corpo rigido
• Studio della Gravitazione universale
• Studio dei fenomeni oscillatori ed ondulatori
• Studio della meccanica dei fluidi
• Studio di elementi di termologia
• Studio delle leggi della termodinamica ed applicazioni a diversi sistemi fisici.

L’approccio alla descrizione dei sistemi e dei fenomeni sopra descritti sarà di tipo sperimentale e le teorie fisiche saranno presentate in termini di struttura logica e matematica e di evidenze sperimentali. Al termine del corso, lo studente avrà acquisito capacità di ragionamento induttivo e deduttivo, sarà in grado di schematizzare un fenomeno in termini di grandezze fisiche e di impostare un problema e risolverlo con metodi analitici. Lo studente applicherà il metodo scientifico allo studio di fenomeni naturali e sarà in grado di valutare criticamente analogie e differenze tra sistemi fisici e le metodologie da applicare. Lo studente sarà in grado di esporre con proprietà di linguaggio un argomento di meccanica classica e/o termodinamica focalizzando il processo induttivo/deduttivo che dalle ipotesi di partenza permette di arrivare alle conclusioni.

Il corso prevede 13 CFU di lezioni frontali (91 ore) e 2 CFU di esercitazioni in aula (30 ore) per un totale di 121 ore.

Per supportare lo studente nel suo percorso di studi sono inoltre previste 30 ore di attività didattica integrativa svolta da un docente del DFA.

E' previsto un'attività di tutoraggio generalmente svolta da assegnisti di ricerca, e/o studenti di dottorato, e/o studenti della laurea magistrale per un totale di circa 50 ore. Il monte ore di tutoraggio non è definito in maniera esatta ma dipende dalle risorse messe a disposizione dall'Ateneo.

Sono indispensabili conoscenze di matematica di base: logaritmi, notazione esponenziale, equazioni di primo e secondo grado, sistemi di equazioni, disequazioni, trigonometria, geometria, funzioni di una variabile reale.

Sono utili conoscenze di analisi: studio di funzioni di una variabile reale, derivate, integrali.

La frequenza è obbligatoria.

Meccanica del punto materiale:

• cinematica: moto in una, due, tre dimensioni

• Sistemi di riferimento e moti relativi

• leggi della dinamica

• forza, lavoro, energia cinetica

• quantità di moto ed impulso

• forze conservative, energia potenziale

• teoremi di conservazione

• momento angolare

• momento di una forza

• forze centrali

Meccanica dei sistemi di punti materiali

• centro di massa, massa ridotta

• conservazione della quantità di moto

• conservazione del momento angolare

• teoremi di konig

• teorema dell’energia cinetica

• urti elastici ed anelatici

Dinamica del corpo rigido

• definizione di corpo rigido

• rotazioni attorno ad un asse fisso

• momento d’inerzia

• teorema di Huygens-Steiner

• moto di puro rotolamento

• impulso angolare e momento dell’impulso

• ellissoide d’inerzia

• giroscopio

• corpo rigido libero

• statica

Gravitazione

• leggi di Keplero

• legge di gravitazione universale

•massa inerziale e gravitazionale

• campo gravitazionale

• energia potenziale gravitazionale

• teorema di gauss

• calcolo delle orbite

Proprietà elastiche dei solidi

• trazione e compressione

• scorrimento

• compressibilità

• bilancia di torsione

Oscillazioni e onde

• oscillatore armonico

• oscillatore armonico smorzato

• oscillatore armonico forzato

• risonanza

• onde longitudinali e trasversali

• analisi di Fourier

• natura fisica del suono

Proprietà meccaniche dei fluidi

• statica dei fluidi: legge di Stevino, Pascal, ed Archimede

• dinamica dei fluidi

• regime stazionario e teorema di Bernoulli

• viscosità

• moto laminare e moto vorticoso

TERMODINAMICA

• temperatura e termometria

• equazione di stato dei gas

• teoria cinetica dei gas

• lavoro e calore

• primo principio della termodinamica

• secondo principio della termodinamica

• entropia

• trasformazioni termodinamiche

• potenziali termodinamici

• cambiamenti di fase

• gas reali

• terzo principio della termodinamica

1) R. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica – Vol. I , EdiSES - Napoli (Italia)

2) Focardi S., Massa I., Uguzzoni A., Villa M. - Fisica generale - MECCANICA E TERMODINAMICA, Casa editrice Ambrosiana

3) Halliday, Resnick, Krane, Fisica 1, Casa editrice Ambrosiana

4) Zemansky, Calore e Termodinamica, Zanichelli

5) Fermi, Termodinamica, Bollati Boringhieri

L’esame consiste in una prova scritta e in un colloquio orale. La prova scritta consiste di 4 problemi da risolvere in un tempo max di 3 ore. Per conoscere la tipologia dei problemi proposti consultare il sito http://nanostar.jimdo.com/.

La valutazione dello scritto terrà conto della correttezza dell’impostazione di risoluzione dei problemi, della correttezza dei calcoli numerici e delle cifre significative, delle argomentazioni a supporto della procedura seguita. Il voto minimo di ammissione all’esame orale è di 18/30.

E' possibile sostenere separare l'esame in due prove parziali relative alla meccanica (prima prova in itinere) ed alla gravitazione, termodinamica, e meccanica dei fluidi (seconda prova in itinere).

Il superamento delle prove in itinere richiede il superamento di un esame scritto e di un esame orale per ciascuna prova. L’esame scritto della prova in itinere consiste di 3 problemi da risolvere in un tempo max di 2 ore. Per conoscere la tipologia dei problemi proposti consultare il sito http://nanostar.jimdo.com/. Verranno seguiti gli stessi criteri di valutazione sopra descritti. Il voto minimo di ammissione all’esame orale è di 18/30.

La prima prova in itinere si svolge alla fine del primo periodo didattico, nella sessione d’esami di febbraio. Per il superamento della prima prova in itinere è necessario superare anche l’esame orale nella stessa sessione.

Gli studenti che superano la prima prova in itinere (esame scritto ed orale) durante la prima sessione d’esami possono accedere alla seconda prova in itinere. La prova scritta relativa alla seconda prova in itinere sarà riproposta nelle differenti sessioni come indicato nel calendario d'esami.

La valutazione della prova orale terrà conto della capacità dello studente di utilizzare gli ordini di grandezza nell’analisi di un fenomeno, della capacità di valutare criticamente analogie e differenze tra sistemi fisici, del livello di approfondimento dei contenuti esposti e della sua proprietà di linguaggio e di esposizione.

Gli esami scritti hanno validità limitata, è necessario completare l’esame, superando l’esame orale, nello stesso anno solare della prova scritta. Se lo studente non completa l'esame entro l’anno solare deve ripetere lo scritto.

Per vedere la tipologia degli esercizi proposti consultare il sito http://nanostar.jimdo.com/

Le domande d'esame saranno relative agli argomenti trattati in aula durante le lezioni.