Fisica Generale I 2011/2012

PROGRAMMA FISICA GENERALE I (9 CF)

CAP. I.- Grandezze fisiche, sistemi di unità – Grandezze scalari e vettoriali – Vettori ed elementi di calcolo vettoriale – Derivata di un vettore – Integrale di un vettore.

CAP. II.- Cinematica del punto materiale. Introduzione -Punto materiale, osservatore, sistema di riferimento, tempo – Vettore posizione, ascissa curvilinea – Traiettoria, gradi di libertà – Vettori spostamento e velocità lineare – Vettore accelerazione lineare – Moto centrale, velocità areolare – Vari tipo di moto: rettilineo uniforme, rettilineo uniformemente accelerato, armonico, circolare uniforme, circolare non uniforme – Derivata temporale di un vettore di modulo costante: formule di Poisson – Il problema generale del tiro – Moti relativi.

CAP. III.- Dinamica del punto materiale. Introduzione – Primo principio e sistemi di riferimento inerziali – Secondo principio della dinamica: conservazione della quantità di moto – Impulso di una forza – Massa inerziale – Terzo principio della dinamica – Forze: loro misura ed esempi - Forza peso – Forza elastica: oscillatore armonico, molle in parallelo e in serie – Forza di resistenza all’avanzamento: moto di un grave in presenza di resistenza viscosa e idraulica – Forza centrale – Vincoli al moto: reazioni vincolari, forza di attrito radente, fili – Oscillazioni libere, smorzate e forzate – Momento di un vettore, di una forza e della quantità di moto: equazione dei momenti, conservazione del momento angolare – Moto in un campo di forze centrali – Lavoro di una forza e di un momento, potenza – Energia cinetica: il teorema del lavoro e dell’energia cinetica – Forze conservative e loro lavoro, energia potenziale: esempi di forze conservative – Energia meccanica – Lavoro di forze non conservative – Equilibrio e sua stabilità: condizioni di equilibrio statico per forze conservative – Pendolo semplice – Dinamica relativa: le forze d’inerzia (o fittizie) .

CAP. IV. Dinamica dei sistemi di punti materiali. Sistemi di punti materiali: il centro di massa – Dinamica dei sistemi di punti materiali: le equazioni cardinali – Esempio: momenti di reazione –Sistema a massa variabile – Energia cinetica di un sistema di punti materiali: teorema di König – Lavoro ed energia per un sistema di punti materiali – Sistema di due punti materiali interagenti: massa ridotta – Urto: elastico e anelastico (centrale e non) – Urti e sistemi di riferimento: urto centrale, conversione di energia in un urto, urto elastico non centrale su bersaglio in quiete – Urto elastico su parete fissa.

CAP. V. Dinamica del corpo rigido. Cinematica del corpo rigido – Sistemi equivalenti di forze – Dinamica del corpo rigido – Corpo rigido rotante intorno ad asse fisso – Energia cinetica e lavoro per un corpo rigido in un moto piano – Teorema di Huygens-Steiner – Momenti d’inerzia di solidi omogenei – Esempi: forza d’attrito in un moto di puro rotolamento, pendolo composto - Assi principali d’inerzia – Applicazioni: moto di un corpo rigido rotante attorno a un asse non principale d’inerzia, moto di una trottola (effetti giroscopici)

CAP. VII. Elementi di elasticità dei solidi. Aspetti fenomenologici – Concetto di sforzo – La legge di Hooke: deformazioni omogenee e non omogenee – Energia di un solido deformato – Cenni sui concetti di tensore di deformazione e degli sforzi.

CAP. IX. Onde elastiche. Perturbazioni elastiche variabili nel tempo: concetto di onda – Vari tipi di onde – Onde periodiche: onde armoniche – Velocità di propagazione delle onde elastiche in mezzi elastici lineari - Onda piana longitudinale: onda di pressione – Energia delle onde elastiche – Onda sferica armonica – Interferenza delle onde – Battimenti –Assorbimento – Le leggi geometriche della riflessione e della rifrazione – Effetto Doppler – Incidenza normale: riflessione e trasmissione (cenni) –

CAP. X. Termologia. Sistema termodinamico – Temperatura e termometri empirici – Equazione di stato dei gas perfetti – Dilatazione termica – Calore – Calorimetria – Trasmissione del calore.

CAP. XI. Termodinamica: il primo principio. Stato e trasformazioni termodinamiche – Il lavoro meccanico – Equivalente meccanico del calore e primo principio della termodinamica – L’energia interna.

CAP. XII. Termodinamica: il secondo principio. Macchine termiche cicliche – Il secondo principio della termodinamica: formulazioni di Clausius e Kelvin –Teorema di Carnot –Temperatura termodinamica – Disuguaglianza di Clausius – Entropia – Entropia come variabile estensiva e rappresentazione nel piano di Gibbs S-T – Entropia di un sistema isolato: entropia dell’Universo – Esempi: lavoro massimo di una macchina, conduzione del calore –

CAP. XIII. Termodinamica: i gas. Il gas perfetto – Trasformazioni reversibili e irreversibili di un gas perfetto: isocora, isobara, isoterma, adiabatica, politropica, espansione libera – Entropia di un gas perfetto – Esempi di cicli di interesse industriale: Carnot, Stirling, Otto, Diesel, Joule – Teoria cinetica di un gas perfetto –

I capitoli si riferiscono al testo di riferimento: F. Scudieri – Appunti di Fisica (voll. I e II) . Ed. Aracne.