DIPARTIMENTO DI FISICA ED ASTRONOMIA Corso di laurea in Fisica Anno accademico 2018/2019-1 anno FISICA GENERALE I M - Z FIS/01-15 CFU - Insegnamento annuale Docente titolare dell'insegnamento MARIA GRAZIA GRIMALDI Email: mariagrazia.grimaldi@ct.infn.it Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Fisica e Astronomia Telefono: 0953785352 Orario ricevimento: giorni dispari 11-12 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. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'INSEGNAMENTO Lezioni frontali, esercitazioni in aula, esercitazioni con tutor. 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. 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 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 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) 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 ALTRO MATERIALE DIDATTICO sito http://nanostar.jimdo.com/ 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 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 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. ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI 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.