20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni 1 Fisica Generale I L.Lanceri -A.A Sommario delle lezioni

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni2 Settimana I - 1 Lezione 1 ( : 3 ore) –Introduzione al corso Fisica e Ingegneria Finalita’ e programma del corso Organizzazione del corso e indicazioni pratiche –Grandezze fisiche Definizione operativa misura e unita’ di misura errore statistico ed errore sistematico; cifre significative sistemi di unita’ di misura, Sistema Internazionale

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni3 Settimana I - 2 Lezione 2 ( : 3 ore) –Analisi dimensionale Dimensioni di una grandezza fisica nel S.I. Criterio di omogeneita’ dimensionale, esempi e applicazioni –Cinematica della particella in una dimensione Coordinate x lungo una retta orientata e ascisse curvilinee s su una curva Legge oraria del moto in una dimensione x(t) o s(t) Velocita’ media come rapporto incrementale Velocita’ istantanea come limite (derivata) Accelerazione media e istantanea Grafici delle funzioni x(t), v(t), a(t)

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni4 Settimana I - 3 Lezione 3 ( : 2 ore) –Cinematica della particella (1-d) variazione della posizione (o legge oraria) come integrale definito (funzione integrale) della velocita’ istantanea variazione della velocita’ come integrale dell’accelerazione esempi: caso dell’accelerazione costante

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni5 Settimana I - 4 Lezione 4 ( : 2 ore) –Vettori Vettori e grandezze vettoriali Operazioni con vettori –somma di due vettori –prodotto di un vettore per un numero reale; versore; vettore opposto –differenza di due vettori –componente di un vettore lungo una direzione orientata –prodotto scalare –rappresentazione cartesiana dei vettori e delle operazioni

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni6 Settimana I - 5 Riferimenti al testo consigliato (Rosati) –Grandezze fisiche, misura, analisi dimensionale Capitolo 1, Appendice F –Cinematica della particella (1-d) Capitolo –Derivate, integrali Appendice C –Vettori Appendice D.1, D.2

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni7 Settimana I - 6 Problemi consigliati: –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 1.4, 1.5 Problemi 2.2, 2.4 Problemi D.2, D.3, D.4, D.7

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni8 Settimana II Introduzione al calcolo differenziale (Prof.Lavenia) –Derivata, differenziale –Integrale definito –Integrale indefinito, funzione integrale –Teorema fondamentale del calcolo (integrale definito) –Esempi e applicazioni alla cinematica della particella in una dimensione Appendici B, C del Rosati e corsi di Analisi Matematica

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni9 Settimana III - 1 Lezione 5 ( : 2 ore) –Cinematica della particella in tre dimensioni raggio vettore e legge oraria del moto: rappresentazione vettoriale e in componenti cartesiane velocita’ vettoriale: media e istantanea accelerazione vettoriale: media e istantanea derivata rispetto al tempo di un vettore funzione del tempo; componenti cartesiane integrale rispetto al tempo di un vettore funzione del tempo; componenti cartesiane

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni10 Settimana III - 2 Lezione 6 ( : 3 ore) –Esempio di moto in piu’ dimensioni: moto circolare descrizione scalare: angolo oppure ascissa curvilinea, velocita’ angolare e velocita’ scalare, accelerazione angolare e accelerazione scalare descrizione vettoriale: velocita’ istantanea e accelerazione istantanea come vettori (modulo, direzione, verso) descrizione in componenti cartesiane –Scomposizione dell’accelerazione nelle componenti tangenziale e centripeta –Un esempio (accelerazione costante: moto parabolico) –Velocita’ angolare come vettore, prodotto vettoriale

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni11 Settimana III - 3 Esercitazione 1 (dott.Cantatore, , 2 ore) –Cinematica della particella (3-d): soluzione di problemi

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni12 Settimana III - 4 Lezione 7 ( : 2 ore) –Moti “relativi” Motivazioni, esempi Velocita’ relativa di una particella rispetto ad un’altra particella Relazioni generali tra posizione, velocita’ e accelerazione di una particella (punto materiale) misurate da due diversi osservatori (convenzionalmente: A, “assoluto” e R, “relativo”) in moto relativo arbitrario

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni13 Settimana III - 5 Riferimenti al testo consigliato (Rosati) –Cinematica della particella (3-d) Capitolo , Appendice D.2 –Moti relativi e composizione dei movimenti Capitolo 3

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni14 Settimana III - 6 Problemi consigliati: –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 2.6, 2.10, 2.15, 2.18, 2.19 Problemi 3.2, 3.6, 3.9, 3.10 Problemi D.5, D.7, D.10

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni15 Settimana IV - 1 Lezione 8 ( : 3 ore) –Moti relativi Sommario delle relazioni tra velocita’ e accelerazione di una particella osservate da riferimenti in moto relativo arbitrario esempi con particella in quiete in uno dei due sistemi e diversi tipi di moto relativo di un sistema rispetto all’altro: –puramente traslatorio; rotatorio; roto-traslatorio (rotolamento di un disco) –I Principi della dinamica newtoniana della particella I tre Principi di Newton e il principio di relativita’ galileiana I Principio, sistemi di riferimento inerziali, massa inerziale II Principio, definizione dinamica della forza

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni16 Settimana IV - 2 Lezione 9 ( : 3 ore) –I Principi della dinamica newtoniana della particella (cont.) Forze reali e apparenti: classificazione delle forze reali Legge del moto (II Principio) come equazione differenziale III Principio (“azione e reazione”) e Conservazione della quantita’ di moto totale per un sistema di due corpi isolati –Esempi e applicazioni (integrazione delle equazioni del moto) Forza di gravita’ e forza elettrostatica fra due elettroni moto parabolico di una particella in campo gravitazionale uniforme oscillatore armonico: forza elastica esercitata da una molla deformata moto del pendolo semplice; tensione del filo

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni17 Settimana IV - 3 Lezione 10 ( : 2 ore) –Esempi e applicazioni (continuazione) moto del pendolo semplice (completamento) forze di attrito statico e dinamico tra corpi in contatto; coefficienti di attrito statico e dinamico forze di attrito viscoso agenti su un corpo immerso in un fluido: –integrazione dell’equazione del moto; velocita’ in funzione del tempo

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni18 Settimana IV - 4 Esercitazione 2 (dott. Cantatore, : 2 ore) –soluzione di problemi sulla dinamica della particella

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni19 Settimana IV - 5 Riferimenti al testo consigliato (Rosati) –I Principi della Dinamica della particella con applicazioni Capitolo 4 –Forze di attrito statico e dinamico tra corpi solidi, forze di attrito viscoso in un fluido Capitolo

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni20 Settimana IV - 6 Problemi consigliati: –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 4.1, 4.3, 4.6, 4.11, 4.15 Problemi 5.1, 5.5

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni21 Settimana V-1 Lezione 11 ( : 3 ore) –Applicazioni della dinamica della particella attrito viscoso: spazio d’arresto, velocita’ limite oscillazioni di un corpo (forza elastica + forza di gravita’) –eq.diff. lineari non omogenee conservazione quantita’ di moto –Gravitazione moto apparente dei pianeti teoria tolemaica e teoria copernicana misure eseguite da Tycho Brahe; leggi di Keplero

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni22 Settimana V - 2 Lezione 12 ( : 3 ore) –Gravitazione (continuazione) Newton: dalle leggi di Keplero alla teoria della gravitazione universale conferme empiriche (sistema solare) massa inerziale e massa gravitazionale; principio di equivalenza e conferme sperimentali –Esempi e applicazioni variazione di g con la quota velocita’ caratteristica per un’orbita circolare di raggio dato; orbite geostazionarie –Introduzione ai sistemi di riferimento non inerziali

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni23 Settimana V - 3 Lezione 13 ( : 2 ore) –Sistemi di riferimento non inerziali equazioni del moto e forze apparenti –Esempi e applicazioni osservatore non inerziale in moto accelerato traslatorio osservatore in moto rotatorio (piattaforma; terra) –forza centrifuga, forza di Coriolis

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni24 Settimana V - 4 Esercitazione 3 ( : dott.Cantatore : 2 ore)

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni25 Settimana V - 5 Riferimenti al testo consigliato (Rosati) –Gravitazione universale Capitolo 6 –Riferimenti non inerziali Capitolo 7

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni26 Settimana V - 6 Problemi consigliati –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 6.2, 6.3, 6.8 Problemi 7.1, 7.2, 7.4, 7.8

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni27 Settimana VI - 1 Lezione 14 ( : 3 ore) –Esempi di riferimenti non inerziali Due esempi sulla forza di Coriolis per un osservatore solidale con la terra –Introduzione ai teoremi su: Impulso lavoro momento angolare –Impulso e teorema dell’impulso due esempi: –impulso della forza elastica esercitata da una molla –impulso della forza esercitata durante un urto elastico; forze impulsive

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni28 Settimana VI - 2 Lezione 15 ( : 3 ore) –Lavoro e teorema dell’energia cinetica Lavoro: definizione, unita’ di misura, esempi di calcolo Teorema dell’energia cinetica –Forze conservative ed energia potenziale associata Forze conservative: definizione Energia potenziale: definizione Esempi

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni29 Settimana VI - 3 Lezione 16 ( : 2 ore) –Forze conservative ed energia potenziale esempi (forza costante, forze centrali) –Teorema di conservazione dell’energia meccanica

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni30 Settimana VI - 4 Laboratorio - 1 ( dott.Cantatore - 2 ore)

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni31 Settimana VI - 5 Riferimenti al testo consigliato (Rosati) –Impulso, lavoro ed energia Capitolo

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni32 Settimana VI - 6 Problemi consigliati –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 8.3, 8.6, 8.11, 8.13, 8.14

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni33 Settimana VII - 1 Lezione 17 ( ore) –Ancora su energia (cinetica, potenziale) e lavoro potenza calcolo della forza (conservativa) se e’ nota l’energia potenziale –Momento angolare momento di un vettore rispetto ad un polo momento angolare o momento della quantita’ di moto teorema del momento angolare e applicazioni –forze centrali; moto del pendolo –Soluzione di alcuni problemi

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni34 Settimana VII - 2 Laboratorio - 2 ( dott.Cantatore - 3 ore)

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni35 Settimana VII - 3 Laboratorio - 3 ( dott.Cantatore - 2 ore)

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni36 Settimana VII - 4 Laboratorio - 4 ( dott.Cantatore - 2 ore)

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni37 Settimana VII - 5 Riferimenti ai testi consigliati (Rosati, lab.) –Momento angolare Capitolo 9.1, 9.2, 9.4 (senza equazione dell’ellisse) esempi 9.1, 9.3, 9.4

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni38 Settimana VII - 6 Problemi consigliati –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 9.2, 9.4, 9.5

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni39 Settimana VIII - 1 Lezione 18 ( ore) –Riepilogo sulla dinamica della particella –completamento: teorema del momento angolare, conservazione della velocità areale, velocità di fuga –Dinamica dei sistemi introduzione, esempi forze interne e forze esterne; risultante Prima Equazione Cardinale del moto moto del centro di massa

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni40 Settimana VIII - 2 Lezione 19 ( ore) –Provetta sulla dinamica del punto materiale –correzione

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni41 Settimana VIII - 3 Lezione 20 ( ore) –Dinamica dei sistemi - continuazione esempi su prima eq.cardinale e moto del c.m. Seconda Equazione Cardinale del moto Energia cinetica e teoremi relativi (forze vive, conservazione en.mecc.) riferimenti baricentrali e teoremi relativi sistemi continui

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni42 Settimana VIII - 4 Lezione 21 ( ore) –Esempi e applicazioni (teoremi sull’energia e teoremi sui riferimenti baricentrali) –Urti forze impulsive e non impulsive urti elastici e urti anelastici teoremi di conservazione e limiti di applicabilità uso di diversi sistemi di riferimento (laboratorio, centro di massa) esempi

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni43 Settimana VIII - 5 Riferimenti ai testi consigliati (Rosati, lab.) –Dinamica dei sistemi Capitolo , , esempi , 10.5; –Urti Capitolo , esempi 11.1, 11.2

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni44 Settimana VIII - 6 Problemi consigliati –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 10.3, 10.4, 10.7, 10.10, 10.12

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni45 Settimana IX - 1 Lezione 22 ( ore) –Complementi sulla dinamica dei sistemi integrazione numerica delle equazioni del moto –Introduzione alla dinamica del corpo rigido esempi (arereo, nave, giroscopio, volano, ruota che rotola) gradi di libertà cinematica: traslazioni, rotazioni, roto-traslazioni dinamica: le due Equazioni Cardinali passaggio da un sistema discreto di punti a una distribuzione continua di masse

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni46 Settimana IX - 2 Lezione 23 ( ore) –Dinamica del corpo rigido - continuazione sistemi di forze applicate a un corpo rigido: composizione; sistemi di forze parallele moto rotatorio rispetto ad un asse fisso –momento d’inerzia ed energia cinetica –momento angolare; componente assiale e componente ortogonale all’asse –equazione del moto: caso particolare della Seconda Equazione Cardinale per le componenti assiali del momento angolare e del momento risultante delle forze esterne –metodi di calcolo del momento d’inerzia rispetto ad un asse; teorema di Huygens-Steiner –analogia formale con le equazioni del moto 1-d di un punto materiale

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni47 Settimana IX - 3 Esercitazione 4 ( dott.G.Cantatore) –Soluzione di problemi sulla dinamica dei sistemi

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni48 Settimana IX - 4 Riferimenti ai testi consigliati (Rosati, lab.) –Dinamica del corpo rigido Capitolo , esempi –Sistemi di forze applicate Capitolo 13.4, 13.5

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni49 Settimana IX - 5 Problemi consigliati –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 12.1, 12.4, 12.6, 12.9, 12.13, 12.14

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni50 Settimana X - 1 Lezione 24 ( ore) –Corpo rigido: esempi rotazioni con asse fisso –aste e volani sbilanciati –calcolo di momenti d’inerzia (asta, disco) –applicazioni del teorema di Huygens-Steiner –volano –pendolo fisico roto-traslazioni in 2-d –rotolamento –moto generale in 3-d (cenni)

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni51 Settimana X - 2 Lezione 25 ( ore) –Statica del corpo rigido condizioni generali di equilibrio un esempio (problema della scala) –Proprietà elastiche dei solidi (cenni) modulo di Young

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni52 Settimana X - 3 Lezione 26 ( ore) –Statica dei fluidi pressione forze di volume e forze di superficie equilibrio statico: legge di Stevino

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni53 Settimana X - 4 Esercitazione 5 ( dott. G.Cantatore) –Esercizi sulla dinamica del corpo rigido

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni54 Settimana X - 5 Riferimenti ai testi consigliati (Rosati, lab.) –Dinamica del corpo rigido vedi settimana precedente –Statica del corpo rigido Capitolo –Proprietà elastiche dei corpi Capitolo 14.1, 14.2 – Statica dei fluidi Capitolo , Esempi 15.3, 15.4

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni55 Settimana X - 6 Problemi consigliati –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 13.7, 13.8 Problemi 15.3, 15.4, 15.5

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni56 Settimana XI - 1 Lezione 27 ( ore) –Statica dei fluidi: applicazioni Spinta di Archimede; esempi –Dinamica dei fluidi linee di flusso, tubi di flusso equazione di continuità, portata teorema di Bernoulli

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni57 Settimana XI - 2 Lezione 28 ( ore) –Dinamica dei fluidi Applicazioni del teorema di Bernoulli –tubi di Venturi e di Pitot –paradossi; portanza di un profilo alare Viscosità –definizione –portatata e variazioni di pressione (fluido ideale, fluido reale) –innesco di turbolenze: numero di Reynolds –Termometria “Principio Zero”, scale empiriche, scala assoluta di temperatura

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni58 Settimana XI - 3 Lezione 29 ( ore) –Termometria Termometro a gas e scala assoluta di temperatura –Calorimetria Equilibrio termico Calore Calore specifico, capacità termica; unità di misura Cambiamenti di stato; calore latente

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni59 Settimana XI - 4 Esercitazione 6 ( ore) –Soluzione di problemi sulla dinamica dei fluidi, termometria e calorimetria

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni60 Settimana XI - 5 Riferimenti ai testi consigliati (Rosati, lab.) –Statica dei fluidi Vedi settimana precedente –Dinamica dei fluidi Capitolo , esempi 17.1, 17.2 – Termometria e calorimetria Capitolo , Capitolo

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni61 Settimana XI - 6 Problemi consigliati –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 17.3, 20.6, 21.1

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni62 Settimana XII - 1 Lezione 30 ( ore) –Trasporto del calore Conduzione, convezione, irraggiamento –Trasformazioni termodinamiche sistema e ambiente; sistemi chiusi, aperti, isolati equilibrio termodinamico variabili termodinamiche estensive e intensive –Gas ideali equazione di stato

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni63 Settimana XII - 2 Lezione 31 ( ore) –Gas ideali calori molari: dati sperimentali –Gas reali isoterme equazione di Van der Waals diagramma delle fasi –Teoria cinetica pressione, equazione di stato per un gas ideale monoatomico energia interna, equipartizione, calori specifici gas pluriatomici, solidi, distribuzione maxwelliana delle velocità

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni64 Settimana XII - 3 Esercitazione 7 ( ore) –Soluzione di problemi su calorimetria e gas ideali

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni65 Settimana XII - 4 Lezione 32 ( ore) –Primo Principio della Termodinamica trasformazioni cicliche e trasformazioni arbitrarie energia interna –Applicazioni ai gas ideali espansione libera di un gas ideale energia interna di un gas ideale relazione di Mayer

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni66 Settimana XII - 5 Riferimenti ai testi consigliati (Rosati, lab.) –Trasmissione del calore Capitolo 21.5 –Trasformazioni di un sistema termodinamico Capitolo –Gas perfetti e gas reali Capitoli , –Primo Principio della Termodinamica e applicazioni Capitoli ,

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni67 Settimana XII - 6 Problemi consigliati –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 17.3, 20.6, 21.1

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni68 Settimana XIII - 1 Lezione 33 ( ore) –Primo Principio e gas ideali trasformazioni adiabatiche reversibili trasformazioni isoterme, isocore, isobare reversibili macchine termiche, rendimento ciclo di Carnot, suo rendimento –Secondo Principio enunciati di Clausius e Kelvin, equivalenza

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni69 Settimana XIII - 2 Lezione 34 ( ore) –Teorema di Carnot enunciato, dimostrazione temperatura termodinamica assoluta, Terzo Principio disuguaglianza di Clausius –Entropia definizione relazione con l’integrale di Clausius

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni70 Settimana XIII - 3 Lezione 35 ( ore) –Entropia esempi di calcolo Secondo Principio significato fisico

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni71 Settimana XIII - 4 Lezione 35 ( ore) –Primo Principio e gas ideali trasformazioni adiabatiche reversibili macchine termiche, rendimento ciclo di Carnot, suo rendimento –Secondo Principio enunciati di Clausius e Kelvin, equivalenza –Teorema di Carnot

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni72 Settimana XIII - 5 Riferimenti ai testi consigliati (Rosati, lab.) –Primo Principio e gas ideali Capitolo 27.4, 27.6, 27.7 –Secondo Principio della termodinamica Capitolo –L’entropia Capitoli

20 - Mar Fisica Generale I - Sommario delle lezioni73 Settimana XIII - 6 Problemi consigliati –rispondere ai “Quesiti” di fine capitolo –risolvere almeno alcuni “Problemi”, p.es.: Problemi 27.1, 27.3, 27.6, 27.8 Problemi 28.2, 28.6, 29.1, 29.4, 29.8