Maurizio Zani Raccolta di lezioni per Meccanica Punto materiale. Gravitazione. Corpo rigido II edizione

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1 Maurizio Zani Raccolta di lezioni per Meccanica Punto materiale. Gravitazione. Corpo rigido II edizione

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3 I will be there at your side... Queen 3

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5 Prefazione Questo testo è una raccolta delle lezioni svolte in aula dal sottoscritto in questi anni durante i corsi di Fisica Sperimentale a Ingegneria presso il Politecnico di Milano. Il testo è organizzato con una sequenza che bene o male segue quella tenuta in aula. Lungi da me pensare che il testo sia esaustivo, e che consenta di evitare di frequentare le lezioni in aula; è invece uno strumento complementare, che può aiutare a seguire più agevolmente le tematiche proposte, con il supporto di avere sott occhio i procedimenti seguiti in aula. Consigli: nel testo sono contenuti degli esercizi d esempio per le diverse tematiche, evidenziati con un segno a lato come il seguente Esercizio d esempio E comunque importante che di ogni tematica trattata si capisca l ambito di validità, così da poterla applicare ai vari casi che si presentano e non fermandosi ai soli esempi presentati. Ogni termine o definizione importante compare in grassetto nel testo, e viene poi riportato per comodità nell indice degli argomenti a fondo libro; è presente anche un indice degli autori richiamati nel testo, un indice delle costanti e un indice delle unità di misura. Errori: ne è piena la Terra, figurarsi qui dentro!! Che dire, vi sarei grato, e con me gli studenti futuri, se voleste segnalarmeli, così che questo strumento possa essere continuamente migliorato nelle successive edizioni (maurizio.zani@polimi.it) Ringraziamenti: mi fa piacere cominciare a ringraziare proprio gli studenti, dai quali molte volte ho preso ispirazione per cercare nuovi esempi che chiarissero la tematica, per continuare con i colleghi con i quali ho condiviso il compito di docente e dai quali ho appreso utili consigli per il compito dell insegnamento. Ora basta essere così seri (chi ha seguito le mie lezioni sa a cosa mi riferisco): prendete carta, penna e calamaio e... buon lavoro! Maurizio Zani Marzo,

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7 Sommario Metrologia Metodo sperimentale Scienza Fisica Grandezze fisiche Unità di misura Grandezze fondamentali e derivate Grandezze adimensionali Sistemi di unità di misura Conversioni di unità Operazioni tra grandezze con unità Analisi dimensionale Notazione Notazione scientifica Notazione ingegneristica Errori e cifre significative Errore sistematico Errore statistico Propagazione degli errori Cifre significative Arrotondamenti Cinematica del punto Cinematica scalare Sistema di riferimento Posizione Velocità Accelerazione Moto del grave Moto armonico Cinematica vettoriale Posizione Velocità Accelerazione Moto del proiettile Moto piano Dinamica del punto Primo principio della dinamica Sistema di riferimento inerziale Secondo principio della dinamica Forza Massa Struttura della materia Problema fondamentale della dinamica Quantità di moto Terzo principio della dinamica Reazioni vincolari Azione e reazione Grandezze angolari Momento della forza Momento d inerzia Momento angolare

8 Statica del punto Equilibrio Forze Esempi di forze Forza d inerzia Peso Appoggio Forza d attrito Attrito radente Attrito volvente Attrito viscoso Tensione Filo ideale Filo reale Carrucola Forza elastica Moto armonico libero Moto armonico smorzato Moto armonico forzato Meccanica relativa Cinematica relativa Posizione Velocità Accelerazione Dinamica relativa Forze apparenti Sistemi inerziali Sistemi non inerziali Statica relativa Meccanica relativistica Metrologia relativistica Misure indipendenti Simultaneità Lunghezza trasversale Intervallo di tempo Lunghezza longitudinale Cinematica relativistica Cinematica inerziale relativa Cinematica inerziale relativistica Principi di relatività Principi semplici Principi speciali Principi generali Relazioni integrali Impulso Impulso Impulso angolare Lavoro e potenza Lavoro Potenza Energia

9 Energia cinetica Energia potenziale Statica del punto Energia meccanica Principi di conservazione Meccanica dei sistemi Cinematica dei sistemi Centro di massa Densità Dinamica dei sistemi Quantità di moto Momento angolare Equazioni cardinali Dinamica relativa dei sistemi Sistema di riferimento del centro di massa Primo teorema di König Secondo teorema di König Relazioni integrali Impulso Impulso angolare Energia cinetica Energia potenziale Energia propria Energia interna Principi di conservazione Urti Urti elastici Urti anelastici Gravitazione Cinematica gravitazionale Prima legge di Kepler Seconda legge di Kepler Terza legge di Kepler Dinamica gravitazionale Forza gravitazionale Massa gravitazionale Campo gravitazionale Energia potenziale gravitazionale Orbite planetarie Energia potenziale efficace Energia totale Meccanica del corpo rigido Statica del corpo rigido Sistema equipollente Sistema di forze parallele Centro di gravità Bibliografia Indice Indice degli autori Indice delle costanti

10 Indice delle unità di misura Indice degli argomenti