Fisica I
Docente
Crediti
6 CFU
Obiettivi formativi specifici
Conoscenza della terminologia e comprensione delle leggi fondamentali della meccanica classica e della termodinamica. Saper valutare le quantità fisiche, impostare problemi di fisica nei quali intervengono e applicare le leggi della fisica alla loro soluzione.
Competenze acquisite
- Uso del metodo sperimentale per la definizione delle principali grandezze fisiche.
- Capacità di discernere i due modelli tipici di descrizione della natura, a scala globale e fenomenologica, e a scala strutturale e microscopica.
- Considerazione del livello energetico dei fenomeni: nostro mondo quotidiano; relatività galileiana e interazioni fondamentali.
- Capacità di distinguere le leggi fondamentali (conservazione energia, gravità, ecc.) da quelle statistiche (attrito e viscosità, ecc.).
- Capacità di applicare le leggi della fisica nella risoluzione di problemi pratici.
- Stima elementare degli errori di misura.
Programma
Misure ed unità di misura: Introduzione. Misura. Quantità fondamentali. Unità fondamentali. Unità e dimensioni derivate. Spazio, tempo e materia. (2 ore)
Vettori: I vettori, operazioni tra vettori, sistemi di riferimento. (2 ore)
Cinematica in due e tre dimensioni: Moto rettilineo: velocità e accelerazione. Alcuni moti speciali. Moto verticale ibero. Rappresentazione vettoriale di velocità ed accelerazione. Moto relativo: composizione di velocità e accelerazioni e trasformazioni Galileiane. Moto circolare: velocità angolare, radiale e trasversale, accelerazione angolare. (6 ore)
Forza, quantità di moto e momenti: Prima legge della dinamica (legge d'inerzia). Sistemi di riferimento inerziali. Forze e seconda legge della dinamica. Vari tipi di forze. Terza legge della dinamica. Applicazioni varie della seconda legge. Forze elastiche e risoluzione dell'equazione del moto per oscillazioni armoniche. Attrito e sue proprietà. Resistenza di un mezzo e velocità limite. Moto circolare uniforme: forza centripeta e discussione nel sistema rotante. Quantità di moto e momento angolare. Momento di una forza. 2a legge della dinamica in forma angolare. Forze centrali. (10 ore)
Lavoro ed energia: Lavoro di una forza e potenza. Energia cinetica. Unità di energia. Lavoro di una forza costante. Energia potenziale e relazioni con il lavoro. Relazione tra momento della forza ed energia potenziale nel moto curvilineo piano. Conservazione dell'energia di una particella e forze conservative. Forze non conservative ed energia dissipata. Forza ed energia nel moto armonico semplice. Pendolo semplice. (10 ore)
Sistemi di particelle, urti, corpi rigidi ed equilibrio: Moto del centro di massa di un sistema di particelle: sistema isolato; sistema soggetto a forze esterne. Momento angolare di un sistema di particelle. Energia cinetica di un sistema di particelle. Conservazione dell'energia di un sistema di particelle e sua energia totale. Energia interna di un sistema di particelle. Urti tra particelle. Urti elastici e anelastici. Corpo rigido e suo momento angolare. Equazione del moto per la rotazione di un corpo rigido. Energia cinetica di rotazione di un corpo rigido. Moto di puro rotolamento. Equilibrio di un corpo rigido. (11 ore)
Gravitazione Universale: Legge della Gravitazione Universale di Newton ed applicazioni. Moto dei satelliti e dei pianeti. Leggi di Keplero. (2 ore)
Oscillazioni: Oscillazioni: pendolo semplice e pendolo composto. Oscillazioni smorzate. Oscillazioni forzate (3 ore)
Fluidi: Massa volumica e pressione. Fluidi a riposo e principi di Pascal e Archimede. Moto di fluidi. Equazioni di continuità e di Bernoulli. (4 ore)
Termodinamica: Temperatura, legge zero della termodinamica . Dilatazione termica. Capacità termica e calore latente. Energia interna e lavoro. Sistemi a molte particelle: lavoro, calore e bilancio energetico. Prima legge della termodinamica. Processi particolari. Processi reversibili e irreversibili. Entropia e calore. Efficienza di una macchina termica. Seconda legge della termodinamica. (10 ore)
Ulteriori attività di didattica assistita
Laboratorio di Fisica (8 ore)
Bibliografia
- D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fondamenti di Fisica, Ambrosiana, Milano.
Modalità d'esame
Prova scritta e orale