Programma del Corso Teledidattico di Fisica Generale I
Facoltà di Ingegneria - Corsi di Laurea in Ingegneria
Elettrica, Elettronica ed Informatica
A.A. 2006-07
dott. Lorenzo Vitale
Grandezze ed unità di misura.
Il metodo scientifico. Grandezze fisiche, misura.
Sistemi di unità di misura. Il Sistema Internazionale.
Equazioni dimensionali, principio di omogeneità.
Primi elementi di teoria degli errori. Cifre significative.
Teoria della misura e elaborazione
statistica dei dati sperimentali.
Appunti su questa parte sono disponibili in rete
Incertezza di misura; risoluzione sperimentale ed
"errore" di sensibilità; dispersione dei dati ed incertezza
statistica; errore sistematico; incertezza relativa. Cifre
signifiicative. Misure indirette non ripetute; propagazione dell'errore
massimo per funzioni di una variabile e per funzioni di più
variabili; propagazione dell'errore massimo relativo nelle formule
monomie. Caratteristiche degli strumenti di misura: risoluzione,
sensibilità; portata; prontezza; precisione o
ripetibilità; giustezza o accuratezza. Variabili casuali
discrete e continue; probabilità a priori, definizione;
probabilità di eventi mutuamente esclusivi; probabilità
composta per eventi indipendenti. Frequenza; legge dei grandi numeri.
Distribuzioni di probabilità nel caso discreto e nel caso
continuo; media e varianza. Misure dirette ripetute; istogramma.
Teorema del limite centrale della media; distribuzione di Gauss e sue
proprietà. Distribuzioni derivate; calcolo di media e varianza
della variabile derivata nel caso di funzione di una sola variabile o
di più variabili. Propagazione delle incertezze gaussiane. Media
e varianza della media. Stima dei parametri della distribuzione di una
misura ripetuta; presentazione del risultato e suo significato
probabilistico.
Elementi di Calcolo Vettoriale
Grandezze scalari e vettoriali. Proprietà dei vettori.
Regole di somma e scomposizione. Proprietà di invarianza.
Prodotti tra vettori: prodotto scalare e vettoriale.
Meccanica
-
Cinematica della particella o punto materiale:
Moto unidimensionale:
legge oraria del moto,
velocità e accelerazione media ed istantanea.
Moto verticale di un corpo. Moto armonico semplice.
Moto nel piano: velocità e accelerazione vettoriale.
Accelerazione tangenziale e centripeta.
Cenni sul moto tridimensionale.
Cenni sui moti relativi.
-
Dinamica della particella: i tre principi della dinamica newtoniana.
Sistemi di riferimento inerziali.
Principio di relatività galileiana.
Massa inerziale.
Quantità di moto e impulso:
teorema dell'impulso,
conservazione della quantità di moto.
Risultante delle forze
Equilibrio. Reazioni vincolari.
Esempi comuni di forze: forza gravitazionale, forza peso, reazioni
vincolari e forza elastica.
Esempi di integrazione delle equazioni del moto per ottenere la legge
oraria, note le forze applicate ad una particella:
caduta libera dei gravi, senzazione di peso e ascensore,
piano inclinato, oscillatore armonico,
pendolo semplice, moto circolare uniforme, forza centripeta.
L'attrito: Attrito statico e dinamico; coefficienti.
Spazio d'arresto e velocità limite nei moti con
attrito viscoso nei fluidi (facoltativo).
Sistemi di riferimento non inerziali e forze fittizie (facoltativo).
-
Dinamica dei sistemi:
Gradi di libertà di un sistema.
Sistemi di particelle.
Il Centro di Massa CM.
Prima equazione cardinale della dinamica
o seconda legge di Newton per il moto del CM.
Forze interne e forze esterne.
Quantità di moto e conservazione della quantità di moto
nei sistemi.
Urti elastici ed anelastici. Applicazione dei teoremi di conservazione.
-
Moti rotatori, momento angolare e momento della forza:
Velocità e accelerazione angolare.
Energia cinetica rotazionale.
Momento di inerzia.
Momento di una forza rispetto a un polo.
Seconda legge di Newton per il moto rotatorio.
Cenni sulla statica dei corpi rigidi con asse fisso.
-
Rotolamento, momento della forza e momento angolare (cenni):
Rotolamento.
Momento angolare di una particella rispetto a un polo.
Forma angolare della seconda legge di Newton o
seconda equazione cardinale della dinamica.
Momento angolare di un sistema di particelle.
Momento angolare di un corpo rigido nel caso particolare
di rotazione rispetto ad asse fisso.
Conservazione del momento angolare.
-
Lavoro ed energia:
Lavoro di forze costanti e variabili.
Potenza. Energia cinetica e
teorema dell'energia cinetica o delle forze vive.
Forze conservative ed energia potenziale.
Esempi: forza di gravità, forza elastica.
Energia meccanica, conservazione dell'energia meccanica.
Forze dissipative.
-
Gravitazione universale:
Leggi di Keplero. Legge di gravitazione universale.
Gravitazione terrestre al variare della distanza dalla superficie
terrestre. Energia potenziale gravitazionale. Velocità di fuga.
Satelliti terrestri artificiali, periodo per orbite circolari,
orbite geostazionarie.
Esercitazioni e Laboratorio
Le esercitazioni in aula riguardano suggerimenti sulla metodologia
nell'affrontare lo studio degli argomenti in programma e la soluzione
degli esercizi.
Vengono discussi esempi, problemi vari e risolti numericamente temi d'esame.
Viene inoltre svolta una esperienza dimostrativa in aula
della misura del momento d'inerzia di un volano con
metodo dinamico
La presentazione della relativa relazione al momento
dell'esame è condizione necessaria per il suo superamento.
Per chi non partecipa alla misura il recupero consiste nello studio degli
appunti di cui sopra e nella misura autonoma di g usando un pendolo
semplice con relazione scritta da portare all'esame, seguendo
queste istruzioni
Aggiornamento più recente: 16 febbraio 2007,
Lorenzo Vitale