FISICA GENERALE I M - Z

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1 DIPARTIMENTO DI FISICA ED ASTRONOMIA Corso di laurea in Fisica Anno accademico 2016/ anno FISICA GENERALE I M - Z FIS/01-15 CFU - 2 semestre Docente titolare dell'insegnamento MARIA GRAZIA GRIMALDI mariagrazia.grimaldi@ct.infn.it Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Fisica e Astronomia Telefono: Orario ricevimento: giorni dispari OBIETTIVI FORMATIVI 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 presentate in termini di struttura logica e matematica e di evidenze sperimentali. Al termine del corso, lo studente dovrà essere in grado di valutare analogie e differenze tra sistemi fisici e le metodologie da applicare. Dovrà aver acquisito la capacità di applicare conoscenza e comprensione mediante la soluzione di esercizi e problemi. PREREQUISITI RICHIESTI Sono richieste conoscenze di matematica di base: logaritmi, notazione esponenziale, equazioni di primo e secondo grado, sistemi di equazioni, disequazioni, trigonometria, geometria, funzioni reali. FREQUENZA LEZIONI La frequenza è obbligatoria.

2 CONTENUTI DEL CORSO 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

3 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

4 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 TESTI DI RIFERIMENTO 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) Giancoli, Fisica 1, Casa editrice Ambrosiana

5 5) Young, Freedman, Ford, Principi di Fisica vol.1, _ ogni studente avrà accesso gratuito alla versione pdf di questo testo ed alla piattaforma web Mastering Physics PROGRAMMAZIONE DEL CORSO * Argomenti Riferimenti testi 1 * vettori, versori, operazioni con i vettori, derivata di un vettore 2 * cinematica unidimensionale 3 * cinematica 2D 4 * principi della dinamica 5 * reazioni vincolari 6 * attrito statico e dinamico 7 * forze elastiche 8 * lavoro, energia cinetica e potenziale 9 * conservazione energia meccanica 10 * momento angolare e momento di una forza 11 * sistemi di riferimento inerziali 12 * trasformazione velocità ed accelerazione in sistemi di riferimento in moto 13 * dinamica dei sistemi di punti materiali 14 * conservazione momento angolare 15 * teoremi di konig 16 * urti elastici ed anelastici 17 * definizione corpo rigido 18 * centro di massa 19 * momento angolare 20 * momento d'inerzia 21 * rotazioni attorno ad asse rigido 22 * moto rototraslatorio 23 * rotolamento

6 24 * moti giroscopici 25 * legge gravitazione 26 * massa inerziale e gravitazionale 27 * teorema del Viriale, teorema di Gauss 28 * calcolo orbite 29 * composizione moti armonici 30 * oscillatore armonico smorzato, forzato, risonanza 31 * onde trasversali e longitudinali, onde piane 32 * velocità di fase e di gruppo, onde in una barra, in una corda, nei gas 33 * onde stazionarie, suono e frequenza 34 * fluidi e statica dei fluidi 35 * dinamica dei fluidi, teorema di Bernoulli 36 * viscosità, moto laminare e vorticoso 37 * tensione superficiale 38 * sistema termodinamico e coordinate termodinamiche 39 * principio zero e temperatura 40 * teoria cinetica dei gas 41 * primo principio termodinamica 42 * calore specifico, gas reali, transizioni di fase 43 * macchine termiche 44 * secondo principio termodinamica 45 * teorema di Carnot 46 * entropia 47 * principio aumento dell'entropia 48 * significato statistico entropia 49 * terzo principio termodinamica 50 * potenziali termodinamici * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

7 N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame. MATERIALE DIDATTICO sito VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO L esame consiste in una prova scritta e in un colloquio orale. E' possibile sostenere separare l'esame in due prove parziali relative alla meccanica (prima prova in itinere) ed alla termodinamica ed alla meccanica dei fluidi (seconda prova in itinere). Ciascuna prova parziale prevede uno scritto ed un colloquio orale. La prova scritta inerente alla meccanica è consentita solo agli studenti che frequentano il corso e si svolge alla fine del primo periodo didattico. La prova scritta relativa alla seconda parte sarà riproposta nelle differenti sessioni come indicato nel calendario d'esami. Il punteggio finale è in trentesimi, il voto minimo di ammissione all esame orale è di 18/30. Superate le prove scritte è necessario sostenere e superare le prove orali nello stesso anno solare dello scritto. Quindi la prova scritta ha validità limitata, se lo studente non completa l'esame entro il periodo indicato deve ripetere lo scritto. DATE DEGLI APPELLI Date esami scritti fisica febbraio 2017 (prova completa e prima prova in itinere) 22 febbraio 2017 (prova completa) 21 Giugno 2017 (prova completa e seconda prova in itinere) 5 Luglio 2017 (prova completa e seconda prova in itinere) 6 Settembre 2017 (prova completa e seconda prova in itinere) 13 Dicembre 2017 (prova completa) Date esami orali fisica febbraio 2017

8 29 febbraio Giugno Luglio Settembre Dicembre 2017 PROVE IN ITINERE Il compito scritto ( prima e seconda prova in itinere) consiste di 3 esercizi da svolgere in 2 ore. L'orale consiste nella discussione del compito scritto e in domande relative agli argomenti in programma trattati a lezione. E consentito l uso di un solo libro di testo a scelta del candidato e di una calcolatrice. Non è consentito l uso di appunti, computers e telefoni cellulari. PROVE DI FINE CORSO Il compito scritto consiste di 4 esercizi da svolgere in 3 ore. L'orale consiste nella discussione del compito scritto e in domande relative agli argomenti in programma trattati a lezione. E consentito l uso di un solo libro di testo a scelta del candidato e di una calcolatrice. Non è consentito l uso di appunti, computers e telefoni cellulari. ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI per vedere la tipologia degli esercizi proposti consultare il sito Le domande d'esame saranno relative agli argomenti trattati in aula durante le lezioni.