Corso di Fisica Generale - 10 crediti
Prerequisiti: algebra vettoriale, trigonometria, fondamenti del calcolo differenziale e
integrale
Programma: Metodologia scientifica. I vettori nella Fisica. Cinematica del punto
materiale. Moti mono e pluridimensionali. Moti relativi. Primo
principio della dinamica. Secondo principio della dinamica.
Definizione di forza. Principio di azione e reazione. Equilibrio. Lavoro
ed energia. Potenza. Forze conservative ed energia potenziale. Forze
centrali. Oscillatore armonico. Oscillatore smorzato e forzato. Momenti
ed equilibrio dei momenti. Dinamica nei sistemi non inerziali. Forze
fittizie. Sistemi di punti materiali. Centro di massa. Teorema di Koenig.
Urti. Termometria. Scambi termici. Trasmissione del calore. Gas
perfetti. Primo principio della termodinamica. Trasformazioni
reversibili e irreversibili. Ciclo di Carnot. Teorema di Carnot. Secondo
principio della termodinamica. Entropia. Il concetto di campo in Fisica.
Forza, campo e potenziale elettrostatici. Energia elettrostatica. Teorema
di Gauss. Elettrostatica nei conduttori. Teorema di Coulomb. Induzione
elettrostatica. Condensatori. Cenni all’elettrostatica nei dielettrici.
Intensità e densità di corrente. Correnti continue. Legge di Ohm. Legge
di Joule. Legge di Ohm generalizzata. Fenomeni quasi stazionari.
Campo magnetico. Forza di Lorentz. Leggi di Laplace. Teorema di
equivalenza di Ampere. Teorema della Circuitazione. Legge di
Faraday-Neumann-Lenz. Equazioni di Maxwell.
Università di Roma Tor Vergata Facoltà d'Ingegneria
PROGRAMMA DEL CORSO DI FISICA A.A. 2009/2010
Prof. Marco Marinelli
I numeri dei paragrafi si riferiscono al testo “Elementi di Fisica – Meccanica Termodinamica”
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Ed. EdiSES 2002.
Si consiglia fortemente la lettura delle Appendici B e C.
CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE
1.1 Introduzione. 1.2 Moto rettilineo. 1.3 Velocità nel moto rettilineo (Esempio 1.1: lettura). 1.4
Accelerazione nel moto rettilineo (Esempi 1.2, 1.3, 1.4, 1.5: lettura). 1.5 Moto verticale di un
corpo (Esempio 1.6: lettura). 1.6 Moto armonico semplice. 2.1 Moto nel piano. Posizione e velocità
(tranne “Componenti polari”). 2.2 Accelerazione nel moto piano (in “Componenti cartesiane” solo
il primo e l’ultimo paragrafo). 2.3 Moto circolare, fino eq. 2.10 ma compresi i primi paragrafi di
pag. 32 (fino eq. 2.15 esclusa). 2.4 Moto parabolico dei corpi (Esempio 2.4: lettura). 2.5 Moto nello
spazio. 2.6 Riepilogo sulla cinematica del punto. 5.1 Sistemi di riferimento. Velocità e
accelerazione relative. (lettura, escluso “Velocità e accelerazione di un punto rispetto ad un altro).
5.3 Moto di trascinamento traslatorio rettilineo.
DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE
3.1 Principio d’inerzia. Introduzione al concetto di forza. 3.2 Leggi di Newton. 3.3 Quantità di
moto. Impulso. (Esempio 3.1: lettura). 3.4 Risultante delle forze. Equilibrio. Reazioni vincolari.
(Esempio 3.2: lettura). 3.5 Classificazione delle forze. 3.6 Azione dinamica delle forze. (Esempi
3.3, 3.4). 3.7 Forza peso. 3.8 Forza di attrito radente (Esempi 3.5, 3.6, 3.7). 3.9 Piano inclinato
(Esempio 3.10). 3.10 Forza elastica (Esempi 3.11, 3.12). 3.11 Forza di attrito viscoso (Esempi 3.11,
3.12). 1.7 Moto rettilineo smorzato esponenzialmente. 3.12 Forze centripete (Esempi 3.13, 3.14).
10.1 Richiamo delle proprietà già viste. 10.2 Proprietà dell’equazione differenziale dell’oscillatore
armonico (fino pag. 182). Esempio 10.1. 3.13 Pendolo semplice. 10.5 Somma di moti armonici su
assi ortogonali (lettura). 10.6 Oscillatore armonico smorzato da una forza viscosa (lettura).
(Esempio 10.3: lettura). 10.7 Oscillatore armonico forzato (da “Studio della risposta in funzione di
w”: lettura). 10.9 Oscillazioni e onde. 3.14 Tensione dei fili (Esempi 3.15, 3.16, 3.17). 5.2 Sistemi
di riferimento inerziali. Relatività galileiana. (lettura). 5.4 Moto di trascinamento rotatorio uniforme
(lettura). Esempi 5.3, 5.4, 5.5, 5.6: lettura. 5.5 Alcuni commenti (lettura).
LAVORO ED ENERGIA PER IL PUNTO MATERIALE
4.1 Lavoro. Potenza. Energia cinetica. 4.2 Lavoro della forza peso. (Esempio 4.1). 4.3 Lavoro di
una forza elastica. 4.4 Lavoro di una forza di attrito radente. (Esempio 4.3). 4.5 Forze conservative.
Energia potenziale. 4.6 Conservazione dell’energia meccanica. (Esempi 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8:
lettura). 10.3 Energia dell’oscillatore armonico (Esempio 10.2: lettura). 4.8 Riepilogo sulla
meccanica del punto.
IL MOMENTO ANGOLARE
4.7 Momento angolare. Momento della forza. 11.1 Forze centrali. 11.2 La forza gravitazionale.
11.5 Energia potenziale gravitazionale (Esempi 11.1, 11.2, 11.3, 11.4: lettura).
DINAMICA DEI SISTEMI
6.1 Sistemi di punti. Forze interne e forze esterne. (Esempio 6.1: lettura). 6.2 Centro di massa di
un sistema di punti. Teorema del moto del centro di massa. (Esempi 6.2, 6.3, 6.4, 6.5: lettura). 6.3
Conservazione della quantità di moto. (Esempi 6.6, 6.7: lettura). 7.3 Corpo continuo. Densità.
Posizione del centro di massa. (Esempio 7.2: lettura). 8.1 Urti tra due punti materiali. 8.2 Urto
completamente anelastico. (Esempi 8.1, 8.3: lettura). 8.3 Urto elastico. (Esempio 8.4: lettura). 8.4
Urto anelastico.
TERMOMETRIA E CALORIMETRIA
12.1 Sistemi e stati termodinamici. 12.2 Equilibrio termodinamico. Principio dell’equilibrio
termico. 12.3 Definizione di temperatura. Termometri. 12.7 Calorimetria. (Esempio 12.1: lettura).
12.8 Processi isotermi. Cambiamenti di fase. (Esempio 12.3: lettura). 12.9 Trasmissione del calore.
PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
12.6 Trasformazioni termodinamiche. Lavoro e calore. 12.11 Conclusioni riassuntive. 13.1 Leggi
dei gas. Equazione di stato dei gas ideali. (Esempi 13.1, 13.2: lettura). 13.3 Trasformazioni di un
gas. Lavoro. (Esempi 13.4, 13.5: lettura). 13.4 Calore. Calori specifici. 12.4 Sistemi adiabatici.
Esperimenti di Joule. Calore. 12.5 Primo principio della termodinamica. Energia interna. 13.5
Energia interna del gas ideale. 13.6 Studio di alcune trasformazioni. (Esempi 13.6, 13.7, 13.8:
lettura). 13.7 Trasformazioni cicliche. (Esempio 13.9: lettura).
SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
14.1 Enunciati del secondo principio della termodinamica. 14.2 Reversibilità e irreversibilità. 14.3
Teorema di Carnot. (Esempio 14.1: lettura). 14.4 Temperatura termodinamica assoluta. 14.5
Teorema di Clausius. 14.6 La funzione di stato entropia. 14.7 Il principio di aumento dell’entropia.
14.8 Calcoli di variazioni di entropia. (Esempio 14.3, 14.4, 14.5: lettura). 14.9 Entropia del gas
ideale. 14.10 Energia inutilizzabile. 14.11 Conclusioni termodinamiche sull’entropia.
INTRODUZIONE
Campi scalari e vettoriali. Gradiente, divergenza, rotore. Circuitazione e flusso. Teorema della
divergenza.
ELETTROSTATICA NEL VUOTO
1.1 Cariche elettriche. Isolanti e conduttori. 1.2 Struttura elettrica della materia. 1.3 La legge di
Coulomb. 1.4 Campo elettrostatico. 1.5 Campo elettrostatico prodotto da una distribuzione
continua di cariche. 1.6 Linee di forza del campo elettrostatico. 2.1 Lavoro della forza elettrica.
Tensione, potenziale.
2.2 Calcolo del potenziale elettrostatico.
2.3 Energia potenziale
elettrostatica. 2.4 Il campo come gradiente del potenziale. 2.5 Superfici equipotenziali. 2.7 Il
dipolo elettrico. 2.8 La forza su un dipolo elettrico. 3.1 Flusso del campo elettrostatico. Legge di
Gauss. 3.3 Alcune applicazioni e conseguenze della legge di Gauss. 3.4 La divergenza del campo
elettrostatico.
ELETTROSTATICA NEI CONDUTTORI E NEI DIELETTRICI
4.1 Conduttori in equilibrio. 4.2 Conduttore cavo. Schermo elettrostatico. Strato piano.
Discontinuità del campo elettrico. 4.3 Condensatori. 4.4 Collegamento di condensatori. 4.5
Energia del campo elettrostatico. 4.6 Dielettrici. La costante dielettrica. 4.7 Polarizzazione dei
dielettrici. Energia del campo elettrostatico.
CORRENTE ELETTRICA
5.1 Conduzione elettrica. 5.2 Corrente elettrica. Corrente elettrica stazionaria. 5.3 Legge di Ohm
della conduzione elettrica. 5.4 Modello classico della conduzione elettrica. 5.5. Resistori in serie e
parallelo. 5.6 Forza elettromotrice. Legge di Ohm generalizzata. 5.7 Carica e scarica di un
condensatore attraverso un resistore
MAGNETOSTATICA
6.1 Interazione magnetica. Campo magnetico 6.2 Elettricità e magnetismo. 6.2 Forza magnetica su
una carica in moto. 6.4 Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. 6.5 Momenti
meccanici su circuiti piani. 6.7 Moto di una particella carica in un campo magnetico B. 7.1 Campo
magnetico prodotto da una corrente. 7.2 Calcoli di campi magnetici prodotti da circuiti particolari.
7.3 Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente. 7.4 Legge di Ampere. Teorema di
equivalenza di Ampere. Divergenza del vettore induzione magnetica. Teorema della circuitazione di
Ampere. 7.7 Legge di Gauss per il campo magnetico.
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA
8.1 Legge di Faraday dell’ induzione elettromagnetica. 8.2 Origine del campo elettrico indotto e
della f.e.m. indotta. 8.3 Applicazioni della legge di Faraday. 8.7 Legge di Ampere-Maxwell. 5.8
Corrente di spostamento. 8.8 Le equazioni di Maxwell. 8.9 Le equazioni di Maxwell in forma
differenziale.
