Aggiornato il 10 Giugno 2005,
Livio Lanceri
Programma del Corso di Fisica Generale
Facolta` di Ingegneria - Corsi di Laurea Triennali
A.A. 2004-05
Prof. Livio Lanceri
Per un elenco più dettagliato con riferimenti al testo consigliato,
si veda la sintesi delle lezioni.
Programmi degli Anni Accademici precedenti:
1998-1999,
1999-2000,
2000-2001,
2000-2002,
2002-2003,
2003-2004.
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.
Incertezze sistematiche 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 delle incertezze di misura.
Meccanica
-
Cinematica della particella o punto materiale:
Moto e sistemi di riferimento, punti materiali.
Moto unidimensionale: legge oraria del moto,
velocità e accelerazione media ed istantanea.
Moto tridimensionale: velocità e accelerazione vettoriale.
Rappresentazione intrinseca e rappresentazione cartesiana
di velocità e accelerazione; accelerazione tangenziale, centripeta.
Moti rettilinei, moti circolari: velocità e accelerazione angolare.
Il problema inverso della cinematica: dall'accelerazione alla legge oraria.
Esempi: moti con accelerazione costante, moto oscillatorio armonico.
-
Dinamica della particella:
Forze, definizione operativa; reazioni vincolari.
I tre principi della dinamica newtoniana. Sistemi di riferimento inerziali.
Principio di relativita` galileiana.
Forze. Massa inerziale.
Quantita` di moto e impulso. Teorema dell'impulso.
Momento angolare di una particella rispetto ad un polo;
momento di una forza rispetto ad un polo.
Teorema del momento angolare e conservazione del momento angolare.
Teorema del momento dell'impulso.
Classificazione delle forze:
Forze fondamentali: gravitazionale, elettromagnetica,
forte, debole. Forze "fenomenologiche": attriti, reazioni elastiche.
-
Applicazioni dei principi della Dinamica:
Integrazione delle equazioni del moto per ottenere la legge
oraria, note le forze applicate ad una particella. Esempi:
forze costanti (caduta libera dei gravi), forze elastiche
(oscillatore armonico).
Attrito viscoso nei fluidi,
spazio d'arresto, velocita' limite.
Attrito radente statico e dinamico.
Moti circolari, forza centripeta.
Applicazioni del momento angolare; pendolo.
-
Lavoro ed energia:
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.
Forze non conservative o dissipative.
Energia meccanica, conservazione dell'energia meccanica.
-
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.
-
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.
Casi notevoli (traslazione rettilinea, rotazione).
Composizione di movimenti.
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).
-
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.
Energia e lavoro.
Urti elastici ed anelastici, per corpi liberi e in presenza
di vincoli. Forze impulsive e non, applicazione dei
teoremi di conservazione.
-
Dinamica dei corpi rigidi (introduzione):
Gradi di liberta', cinematica, 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.
Moto di puro rotolamento. Caso generale (giroscopio, precessione):
solo cenni.
Fluidi e Termodinamica (introduzione)
Nell'A.A. 2004-05, non sono stati trattati i seguenti argomenti,
che quindi non rientrano nel programma d'esame.
-
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.
-
Alcuni
concetti utili al successivo studio della termodinamica, a partire dalla
teoria cinetica dei gas ideali (temperatura, lavoro, calore, e introduzione
ai principi della termodinamica).
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, con possibilità di discussione durante il
ricevimento.
Testo consigliato
-
S.Focardi, I.Massa, A.Uguzzoni,
Fisica Generale - Meccanica, II Edizione,
Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2003.
Letture complementari
-
P.Mazzoldi, M.Nigro, C.Voci,
Elementi di Fisica,
Meccanica e Termodinamica,
EdiSES, Napoli, 2001.
-
Resnick-Halliday-Krane,
Fisica 1, V Edizione,
Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2003.
-
M.Fazio, Dizionario e manuale delle unita' di misura,
Zanichelli, Bologna.
-
Taylor J.R.,
Introduzione all'analisi degli errori,
Zanichelli Editore, Bologna, 1999.