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Fisica generale I (canale A)


Denominazione del corso: Fisica generale I (canale A)
Corso di studi: I3D - Laurea in Ingegneria Industriale
Quadrimestre/Semestre:
Anno:
Numero di moduli: 1
Crediti: 9
Ore: 90
Tipologia: A - Attività formative di base
Struttura: monodisciplinare
Settore Scientifico Disciplinare: FIS/01 (Fisica Sperimentale)

Docente: Gabriele Curci (60 ore). Titolo copertura: Ricercatore a tempo determinato
Orario di ricevimento: Martedì dalle 15:00 alle 17:00, presso l'ufficio del docente sito nel Dipartimento di Scienze Chimiche e Fisiche, Via Vetoio, edificio Coppito 1, piano terra, corridoio Fisica dell'Atmosfera - CETEMPS

Docente: Luigi Pilo (30 ore). Titolo copertura: cattedra (prof. associato)
Orario di ricevimento: Giovedi' 14-16 presso dipartimento di scienze fisiche e chimiche


Programma sintetico del corso:

1. Cinematica del punto materiale
2. Dinamica del punto materiale
3. Dinamica dei sistemi di punti materiali
4. Dinamica e statica del corpo rigido
5. Fenomeni d'urto
6. Primo principio della termodinamica
7. Secondo principio della termodinamica

Programma esteso del corso:

Link Programma completo (PDF)    (Aggiornato il 19-10-2018)

Programma dettagliato Fisica Generale I, A. A. 2018-2018
Docenti: Gabriele Curci, Luigi Pilo

Introduzione Introduzione al metodo scientifico, definizione operativa di grandezze fisiche, rappresentazione dei dati, sistema internazionale, caratteristiche degli strumenti, errori sperimentali.
Cinematica del punto materiale Moto uniforme. Velocità media, velocità istantanea. Posizione come integrale della velocità. Moto accelerato uniforme. Accelerazione media e accelerazione istantanea. Velocità come integrale dell'accelerazione. Leggi orarie. Cenni secondo principio della dinamica. Cenni legge gravitazione universale. Cinematica della caduta libera di un corpo. Vettori: componenti cartesiane e polari. Operazioni tra vettori: somma, sottrazione, prodotto scalare e prodotto vettoriale. Derivata di un vettore: componente perpendicolare di rotazione. Moto nel piano, velocità tangenziale. Moto circolare. Velocità tangenziale, accelerazione tangenziale e centripeta. Generalizzazione a moto sul piano. Variabili cinematiche angolari e loro relazione con quelle lineari. Moto circolare uniforme. Moto parabolico di un corpo soggetto a sola gravità. Oscillatore armonico: equazione, soluzione e definizioni.
Dinamica del punto materiale Principi della dinamica. Risultante delle forze. Quantità di moto e teorema dell'impulso. Reazioni vincolari: componente normale e longitudinale. Forze di attrito: statico e dinamico. Piano inclinato: scomposizione forze. Tensione di fili e bacchette. Forza elastica: legge di Hooke. Oscillatore armonico elastico. Pendolo semplice: derivazione dell'equazione e tensione del filo. Concetto e definizione di lavoro di una forza. Teorema dell'energia cinetica (o delle forze vive). Forze conservative: caso della forza di gravità. Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Lavoro forze non conservative e teorema dell'energia meccanica. Guida circolare e condizioni distacco. Energia potenziale elastica.
Moti relativi Sistemi inerziali e non inerziali. Teorema delle accelerazioni relative: derivazione. Formalismo velocità angolare come vettore e utilizzo in derivata di un vettore. Velocità e accelerazione di trascinamento. Accelerazione di Coriolis.
Sistemi di punti materiali Dinamica dei sistemi di punti. Forze interne e loro risultante. Definizione posizione del centro di massa. Velocità del centro di massa e q. di moto totale. Teorema del centro di massa: forze esterne. Sistema di riferimento del centro di massa. Teorema di Konig dell'energia cineticaMomento di un vettore. Momento angolare di un punto materiale e momento di una forza e loro legame. Teorema momento angolare per un sistema di punti. Teorema di Konig momento angolare.
Dinamica corpi rigidi Corpi rigidi: introduzione, equazioni cardinali. Centro di massa e densità. Centro di massa di un sistema formato da più oggetti di centro di massa noto. Calcolo del momento angolare di corpi rigidi: momento di inerzia. Componente parallela e perpendicolare all'asse. Teorema di Huygens-Steiner. Teorema di Konig energia cinetica in termini del momento di inerzia. Componente traslatoria e rotazionale dell'energia cinetica. Pendolo composto. Moto di puro rotolamento: assunzioni sulla dinamica.
Fenomeni d’urto Fenomeni d'urto. Forze impulsive. Conservazione quantità di moto. Urto vario: caso urto completamente anelastico, caso urto elastico e cosa urto anelastico con coefficiente di restituzione noto. Urto tra punto materiale e corpo rigido. Considerazioni su conservazione di quantità di moto, momento angolare e energia cinetica.
Termodinamica Introduzione alla termodinamica: sistema, ambiente e universo termodinamici; variabili di stato; stati di equilibrio; trasformazioni adiabatiche e reversibili; principio zero della termodinamica. Esperimenti di Joule, energia interna, lavoro e calore. Primo principio della termodinamica. Calorimetria: calore specifico di solidi e gas. Passaggi di fase: calore latente. Gas perfetti: variabili di stato e legge. Lavoro dei gas perfetti. Piano di Clapeyron p-V. Calori specifici molari dei gas. Esperimento espansione libera di Joule: energia interna dipendente solo dalla temperatura. Trasformazioni notevoli: adiabatica, isoterma, isocora, isobara. Macchine termiche e frigorifere. Efficienza e coefficiente di prestazione. Macchine di Carnot termica e frigorifera. Enunciati secondo principio della termodinamica. Autoconsistenza dei due enunciati del II principio della termodinamica. Dimostrazione del teorema di Carnot. Enunciato teorema di Carnot. Teorema di Clausius. Funzione di stato entropia. Principio di aumento dell'entropia. Calcolo variazioni di entropia: macchina termica, espansione libera. Energia inutilizzabile.


Testi consigliati:

Mazzoldi-Nigro-Voci, Elementi di Fisica, Meccanica Termodinamica, EdiSES.

Link https://it.wikibooks.org/wiki/Fisica_classica

            
            
                         


Modalità d'esame:

Superamento di una prima prova scritta con voto maggiore o uguale a 15/30. La prova consiste nella soluzione di tre problemi originali mediante l'applicazione delle leggi fisiche discusse durante il corso. Il primo problema è sulla dinamica del punto materiale, il secondo sulla dinamica o statica dei corpi rigidi, il terzo su argomenti di termodinamica. Superata la prova scritta, nello stesso appello d'esame si è ammessi a quella orale che consiste nella discussione di tre argomenti del corso presi da una lista di domande a conoscenza degli studenti. Durante il corso, verranno proposte prove parziali che possono dare adito all'esonero dalla prova scritta.


Risultati di apprendimento previsti:

1. Abituarsi a ragionare.
2. Conoscere e sapere applicare le leggi fondamentali della Meccanica e della Termodinamica
3. Abituarsi a ragionare


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