Programma del Corso di Fisica Generale
Facolta` di Ingegneria - Corsi di Laurea in Ingegneria
Civile, Edile, Elettrica, Elettronica, Telecomunicazioni, Informatica, Ambientale
A.A. 2001-02
Prof. Livio Lanceri
Anni Accademici precedenti:
1998-1999,
1999-2000,
2000-2001.
Preliminari matematici ed elementi di calcolo vettoriale
Derivata, differenziale. Integrale indefinito e definito. Derivate parziali.
Equazioni differenziali.
Vettori e grandezze vettoriali. Operazioni con vettori.
Rappresentazione cartesiana, versori, coseni direttori.
Derivate di funzioni vettoriali, integrale di linea.
Metodi di misura
Il metodo scientifico. Grandezze fisiche, misura.
Sistemi di unita` di misura. Il Sistema Internazionale.
Equazioni dimensionali, principio di omogeneita'.
Elementi di teoria degli errori.
Errori sistematici ed accidentali. Errore massimo assoluto,
relativo e percentuale in misure dirette non ripetute.
Media, deviazione standard ed errore quadratico medio della media
in misure dirette ripetute.
Misure indirette: propagazione degli errori.
Meccanica
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Cinematica della particella o punto materiale:
Moto unidimensionale: legge oraria del moto,
velocità e accelerazione scalare media ed istantanea.
Moto tridimensionale: velocita` e accelerazione vettoriale.
Accelerazione tangenziale e centripeta.
Moti rotatori: velocità e accelerazione angolare.
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Moti relativi:
Velocita' relativa di due corpi,
cinematica dei moti relativi,
relazioni tra velocita` e accelerazioni rispetto
a due sistemi di riferimento in moto relativo.
Composizione di movimenti.
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Dinamica della particella:
I tre principi della dinamica newtoniana. Sistemi di riferimento inerziali.
Principio di relativita` galileiana.
Massa inerziale.
Quantita` di moto.
Forze fondamentali: gravitazionale, elettromagnetica,
forte, debole. Forze "fenomenologiche": attriti, reazioni elastiche.
Integrazione delle equazioni del moto per ottenere la legge
oraria, note le forze applicate ad una particella. Esempi:
caduta libera dei gravi, oscillatore armonico, pendolo;
moto circolare, forza centripeta.
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L'attrito:
Attrito statico e dinamico; coefficienti. Attrito viscoso nei fluidi,
spazio d'arresto, velocita' limite.
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Gravitazione universale:
Leggi di Keplero. Legge di gravitazione universale.
Gravitazione terrestre al variare della distanza dalla superficie
terrestre. Satelliti terrestri artificiali, periodo per orbite circolari,
orbite geostazionarie.
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Dinamica nei riferimenti non inerziali:
Sistemi di riferimento non inerziali in moto traslatorio accelerato.
Forze inerziali o "apparenti" nei riferimenti non inerziali.
Cenni al caso generale (moto roto-traslatorio,
forza centrifuga, forza di Coriolis).
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Impulso, lavoro ed energia:
Impulso e quantita' di moto, teorema dell'impulso.
Lavoro di forze costanti e variabili.
Potenza. Energia cinetica e teorema delle forze vive.
Forze conservative ed energia potenziale.
Esempi: forza di gravita`, forza elastica.
Energia meccanica, conservazione dell'energia meccanica.
Forze dissipative.
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Il momento angolare:
Momento angolare di una particella rispetto a un polo.
Momento di una forza rispetto a un polo.
Seconda equazione cardinale del moto
e conservazione del momento angolare.
Applicazioni alle forze centrali.
Esempi: campo gravitazionale; pendolo.
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Dinamica dei sistemi:
Gradi di liberta` di un sistema.
Sistemi di particelle.
Forze interne e forze esterne.
Prima e seconda equazione cardinale del moto.
Moto del Centro di Massa e teoremi relativi.
Urti elastici ed anelastici, per corpi liberi e in presenza
di vincoli. Forze impulsive e non, applicazione dei
teoremi di conservazione.
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Dinamica del corpo rigido (introduzione):
Gradi di liberta', equazioni cardinali del moto.
Caso particolare: rotazione rispetto ad asse fisso,
momento d'inerzia, momenti assiali (angolare e delle forze
esterne applicate). Lavoro, energia. Condizioni di equilibrio statico.
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Statica e dinamica dei fluidi (introduzione):
Pressione, forze "di volume" e "di superficie".
Statica: leggi di Stevino e di Archimede: variazione della pressione
a seconda della posizione in un fluido, in presenza di forze di volume,
e risultante delle forze di superficie su un corpo immerso in un fluido.
Dinamica dei moti stazionari di fluidi ideali: equazione di
continuità, teorema di Bernoulli ed applicazioni
(tubi di Venturi e Pitot). Cenni su viscosità e moti turbolenti.
Termodinamica (introduzione)
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Teoria cinetica dei gas ideali:
Ipotesi del modello cinetico. Relazione tra pressione, volume
ed energia cinetica media per un gas ideale; confronto con
l'equazione di stato sperimentale.
La temperatura assoluta di un gas ideale.
Energia interna e capacita` termica dei gas ideali
nell'interpretazione cinetica.
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Breve introduzione alla termodinamica:
Stati di equilibrio e trasformazioni termodinamiche,
reversibili ed irreversibili.
Definizione macroscopica di temperatura e calore,
lavoro termodinamico.
Primo principio ed energia interna. Macchine termiche.
Secondo principio, entropia.
Esercitazioni
Durante il corso vengono tenute esercitazioni numeriche in aula
sugli argomenti svolti, con discussione e soluzione di temi d'esame
e problemi vari, ed elaborazione dei risultati di semplici misure.
Settimanalmente vengono assegnati esercizi e problemi da risolvere
autonomamente.
Testo consigliato
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E.Ragozzino, M.Giordano, L.Milano,
Fondamenti di Fisica,
EdiSES, S.r.l., Napoli, 1996.
Letture complementari
Spunti per approfondimenti si possono ad esempio trovare in:
-
S.Focardi, I.Massa, A.Uguzzoni,
Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica,
Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 1999.
-
M.Fazio, Dizionario e manuale delle unita' di misura,
Zanichelli, Bologna.
-
Taylor J.R.,
Introduzione all'analisi degli errori,
Zanichelli Editore, Bologna, 1999.
-
March, R.H.,
Physics for poets,
2nd ed., Mc-Graw-Hill, New York, 1978,
ristampato da Contemporary Books, inc., Chicago.
-
Feynman, R.P., Leighton, R.B., Sands, M.,
The Feynman Lectures on Physics (La Fisica di Feynman).
Aggiornamento più recente: 16 Gennaio 2002,
Livio Lanceri