Informazioni generali
- Anno di corso: 1°
- Semestre: 2°
- CFU: 12
Obiettivi del corso: L’obiettivo principale del corso è quello di fornire le basi della Fisica generale, ovvero della Meccanica, comprese le Onde e i Fluidi, e della Termodinamica, per permettere l’apprendimento consapevole delle materie insegnate nei corsi successivi della Macroarea di Ingegneria. In tal senso, il corso mira anche a insegnare il metodo scientifico e quindi a formare le capacità analitiche e deduttive necessarie alla formazione e carriera dell’Ingegnere.
Prerequisiti
Non sono previste propedeuticità formali, ma è necessaria la conoscenza di algebra vettoriale, trigonometria, fondamenti del calcolo differenziale e integrale.
Contenuti del corso
Cinematica del Punto. Moto nel piano. Posizione, velocità e accelerazione. Moto parabolico dei gravi. Moto armonico semplice. Moto circolare.
Dinamica del punto materiale. Principio d’inerzia. Introduzione al concetto di forza. Leggi di Newton. Risultante delle forze. Equilibrio. Reazioni vincolari. Classificazione delle forze. Quantità di moto. Impulso. Oscillatore armonico smorzato da una forza viscosa. Oscillatore armonico forzato. Risonanza meccanica. Pendolo semplice. Momento angolare. Momento della forza. Teorema del momento angolare.
Moti relativi. Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali. Relatività galileiana. Moto di trascinamento traslatorio rettilineo. Moto di trascinamento rotatorio uniforme.
Lavoro ed energia. Lavoro ed energia per il punto materiale. Lavoro. Potenza. Energia cinetica. Forze conservative. Energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Energia dell’oscillatore armonico. Forze centrali. La forza gravitazionale. La forza di Coulomb. Concetto di Campo scalare e vettoriale. Campo gravitazionale. Operatori di campo: gradiente, divergenza e rotore.
Dinamica dei sistemi di punti materiali. Centro di massa di un sistema di punti. Teorema del moto del centro di massa. Sistema di riferimento del centro di massa. Teoremi di Koenig. Urti tra due punti materiali.
Corpi rigidi. Cinematica. Moto di un corpo rigido. Momento d’inerzia. Dinamica del corpo rigidoTeorema di Huygens-Steiner. Moto di puro rotolamento. Cenni sulle proprietà elastiche dei solidi.
Onde elastiche Fenomeni ondulatori. Onde piane armoniche. Onde sonore armoniche. Effetto Doppler. Onda d’urto. Equazione delle onde. Interferenza di onde sonore armoniche. Onde stazionarie in una corda tesa. Battimenti.
Elementi di meccanica dei fluidi. Generalità sui fluidi. Pressione. Equilibrio statico di un fluido in presenza della forza peso. Principio di Archimede. Moto di un fluido. Regime stazionario. Portata. Teorema di Bernoulli. Applicazioni del teorema di Bernoulli.
Termodinamica Sistemi e stati termodinamici. Definizione di temperatura. Termometri. Calorimetria. Processi isotermi. Cambiamenti di fase. Esperimenti di Joule. Primo principio della termodinamica. Energia interna. Trasformazioni termodinamiche. Leggi dei gas. Equazione di stato dei gas ideali. Calori specifici.. Studio di alcune trasformazioni. Trasformazioni cicliche. Ciclo di Carnot. Secondo principio della termodinamica. Reversibilità e irreversibilità. Teorema di Carnot. Teorema di Clausius. La funzione di stato entropia. Il principio di aumento dell’entropia. Teoria cinetica dei gas. Gas reali. Modello di Van der Waals. Potenziali termodinamici.
Materiale di studio consigliato
- Focardi, Massa, Uguzzoni, “Fisica Generale”, Casa Editrice Ambrosiana
- Mazzoldi, Nigro, Voci, “Elementi di Fisica”, Edises
- Resnick, Halliday, Krane, “Fisica 1”, Casa Editrice Ambrosiona
Aim fo the Course: The main objective of the course is to to give the basis of general Physics for the first year, that deals with classical Mechanics and Thermodynamics, including an introduction to field generalities and field operators, in order to allow the students to learn all the other disciplines.
Contents: – Key topics covered during the course are listed below :
Kinematics: motion in one and two dimensions.
Dynamics: Newton’s first, second law and third law for a single massive point. Types of forces. Linear momentum. Work and energy, conservation of energy. Relative motion and inertial forces. Mechanical oscillations, gravitation. Introduction to field theory. Field operators.
Systems of massive points: center of mass definition and properties. Konig theorems. Collisions.
Rigid bodies: rotational kinematics, rotational dynamics, equilibrium of rigid bodies.
Fluid mechanics: static and dynamical properties. Stevino law. Bernoully theorem.
Waves in elastic media: general properties. Wave equation. Intensity. Interference and beats. Sound waves Doppler effect.
Thermodynamics: Temperature, heat and the first law of thermodynamics. Thermodynamics of perfect gases. The second law of thermodynamics. The Carnot’s theorem. The Clausius’s Inequality. Entropy. Kinetic theory of gases. The real gas and the Van der Waals’ gas.
