Fisica 3 + Metrologia 1 2010/2011

MECCANICA DEL CORPO RIGIDO Cinematica del corpo rigido – Sistemi equivalenti di forze – Dinamica del corpo rigido – Corpo rigido rotante intorno ad asse fisso: momento assiale della quantità di moto - Momento di inerzia – Momento assiale delle forze - Teorema di Huygens-Steiner – Moto di puro rotolamento con forza motrice e con coppia motrice – Energia cinetica e lavoro per un corpo rigido in moto piano – Assi principali d’inerzia - Calcolo dei momenti principali d’inerzia di solidi omogenei – Tensore di inerzia ; ellissoide principale di inerzia – Pendolo composto –– Moto di un corpo rigido rotante attorno a un asse centrale non principale d’inerzia – Giroscopio: moto in presenza di un momento esterno - Moto di un corpo rigido pesante con un punto fisso: precessione. ELEMENTI DI ELASTICITA’ DEI SOLIDI Aspetti fenomenologici – Concetto di sforzo – La legge di Hooke: moduli e coefficienti di elasticità Cenni di elementi di teoria dell’elasticità lineare: relazione tra deformazione e sforzo. – Energia di un solido deformato – Elasticità del continuo: tensore degli sforzi – Direzioni e piani principali di sforzo- Tensore delle deformazioni- Tensori dei moduli e dei coefficienti elastici. Onde elastiche: perturbazioni elastiche variabili nel tempo; concetto di onda – Vari tipi di onde – Onde periodiche: onde armoniche – Equazione delle onde – 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 – Riflessione delle onde- Onde stazionarie - Battimenti – Effetto Doppler. FLUIDI Proprietà dei fluidi – coefficiente di viscosità - Fluidi ideali - Principio di Pascal - Equilibrio statico dei fluidi: la legge di Stevino – Forze di superficie su un corpo immerso: la spinta di Archimede – Moto stazionario di un fluido ideale: equazione del moto- Equazione di continuità – La legge di conservazione dell’energia: teorema di Bernoulli; teorema di Torricelli – Fluidi reali - Effetti viscosi: perdita di carico, moto laminare alla Poiseuille - Moto Vorticoso - Numero di Reynolds. RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO Apprendimento degli elementi di base della meccanica dei corpi rigido, dei corpi elastici e dei fluidi e acquisizione del metodo della fisica sperimentale attraverso una esemplare trattazione di alcuni argomenti PROPEDEUTICITA' Non sono previste propedeuticità formali, ma è necessaria la conoscenza di algebra vettoriale, trigonometria, fondamenti del calcolo differenziale e integrale, cinematica e dinamica del punto materiale e dei sistemi di punti materiali TESTI DI RIFERIMENTO Focardi-Massa-Uguzzoni, “Fisica Generale”, Casa Editrice Ambrosiana Mazzoldi-Nigro-Voci, “Elementi di Fisica”, Edises Scudieri- Appunti di fisica- Aracne editrice Papa- lezioni di fisica- vesione on line

Elementi di metrologia generale L’operazione di misura - Grandezze fisiche e unità di misura - Sistemi di unità di misura - Il Sistema Internazionale – Errore di misura - Incertezza di misura e fascia di valore - Incertezza strumentale e compatibilità delle misure - Misure dirette e indirette - Propagazione delle incertezze - Cifre significative. Analisi dei dati sperimentali Misure ripetute - Errori sistematici - Errori casuali: somma in quadratura - Trattazione statistica di misure ripetute affette da errori casuali: media, deviazione standard, deviazione standard della media, livello di confidenza, propagazione dell’incertezza statistica - Rappresentazione grafica dei dati da misure ripetute - Frequenza assoluta e relativa - Distribuzione di frequenze - Istogrammi - Variabili continue - Divisione in classi - Istogrammi d'area - Distribuzioni limite - Variabili casuali - Funzione di Gauss: valore aspettato e varianza, standardizzazione - Funzione di ripartizione, tabelle di probabilità - Covarianza – Rigetto dei dati: criterio di Chauvenet – Medie pesate – Metodo dei minimi quadrati per relazioni attese di tipo lineare – La distribuzione binomiale - La distribuzione Poissoniana - Il test del Chi quadro - Grafici di misure e determinazione grafica di parametri funzionali. Analisi della misurazione: caratteristiche metrologiche dei dispositivi di misura Strumenti e catene di misura - Grandezze di influenza - Diagramma di taratura - Curva di taratura - Campo di misura - Sensibilità e risoluzione - Banda passante - Ripetibilità, stabilità ed isteresi - Prontezza - Precisione – Accuratezza – Analisi di parametri metrologici e delle loro relazioni in dispositivi per la misura di alcune grandezze fisiche: esempi di misurazioni di lunghezza, forza, volume e densità, temperatura e calore, corrente elettrica.