Parte I: MECCANICA CLASSICA

Programma di Fisica Generale I a.a. 2004-2005 (Ing. Gestionale eTessile)
Parte I: MECCANICA CLASSICA
Cinematica del Punto Materiale
Punto materiale, moto traslatorio dei corpi estesi. Moti unidimensionali, coordinate curvilinee.
Descrizione vettoriale dei moti nel piano e nello spazio. Velocità media ed istantanea.
Accelerazione media ed istantanea. Curve orarie. Moto rettilineo uniforme. Moto uniformemente
accelerato. Caduta libera dei corpi, problemi balistici. Moto armonico semplice e smorzato. Moto
circolare uniforme e vario. Accelerazione radiale e tangenziale nel generico moto piano. Relatività
delle grandezze cinematiche, moti relativi. Composizione galileiana dei movimenti, moti di
trascinamento accelerati traslatori e rotatori. Sistemi inerziali, principio di relatività galileiano.
Sistemi non inerziali, accelerazioni di trascinamento, centrifughe, di Coriolis. Trasformazione di
Lorentz: costanza della velocità della luce, contrazione delle lunghezze, dilatazione dei tempi.
Dinamica del Punto Materiale
Fenomenologia delle quattro forze fondamentali della Natura. Principio di sovrapposizione delle
forze. Principio di inerzia. Legge di Newton, massa inerziale. Peso, principio di equivalenza.
Densità, peso specifico. Quantità di moto, teorema dell’impulso. Principio di azione e reazione.
Applicazioni della legge di Newton: piano inclinato, pendolo semplice, sistemi elastici, etc. Forze di
attrito statico e dinamico, viscosità, legge di Stokes. Gravitazione universale: leggi di Keplero,
campo gravitazionale all’esterno ed all’interno della Terra, satelliti artificiali.
Lavoro ed Energia
Lavoro. Potenza. Energia cinetica. Teorema delle forze vive. Campi di forze conservative, energia
potenziale. Punti stazionari dell’energia potenziale: equilibrio stabile, instabile, indifferente.
Barriera di potenziale. Principio di conservazione dell’energia meccanica. Processi tipici di
conversione dell’energia. Forze non-conservative.
Dinamica dei Sistemi
Sistemi di punti materiali. Centro di massa. Momento di una forza, momento angolare, teorema del
momento angolare. Prima e seconda equazione cardinale. Condizioni per l’equilibrio statico ed
applicazioni. Baricentro di un grave. Forze interne e moto del centro di massa. I due teoremi di
Koenig. Applicazioni del principio di conservazione dell’impulso per i sistemi: urti, salti,
esplosioni. Urti elastici centrali. Urti anelastici, pendolo balistico. Conservazione del momento
angolare.
Dinamica del Corpo Rigido
Moto puramente rotazionale di un corpo rigido. Momento d’inerzia rispetto ad un asse. Teorema di
Huygens-Steiner. Teorema del momento assiale della quantità di moto. Legge fondamentale della
dinamica del corpo rigido. Energia cinetica rotazionale, teorema della potenza rotazionale. Volano,
pendolo composto, pendolo di torsione. Moti rototraslazionali di un corpo rigido, rotolamento.
Parte II: TERMOLOGIA E TERMODINAMICA
Termometria e Calorimetria
Temperatura come grandezza fondamentale non meccanica, scale termometriche, termometri. Leggi
di Gay-Lussac, temperatura assoluta. Calore come forma di energia. Capacità termica, calore
specifico. Temperatura finale di due corpi in contatto termico. Calori latenti dei cambiamenti di
stato.
Processi Termodinamici
Sistemi termodinamici: variabili macroscopiche, funzioni di stato, equilibrio statistico. Gradi di
libertà di un sistema termodinamico, regola delle fasi di Gibbs. Trasformazioni tipiche di un sistema
termodinamico e loro rappresentazione grafica. Trasformazioni reversibili ed irreversibili. Lavoro
delle forze di pressione di un gas.
Gas Perfetti
Legge di Boyle. Legge di Dalton. Descrizione macroscopica: equazione di stato dei gas perfetti.
Descrizione microscopica e teoria cinetica dei gas: calcolo cinetico della pressione, interpretazione
cinetica della temperatura assoluta, velocità molecolari medie, calori specifici, relazione di Mayer,
principio di equipartizione dell’energia.
Primo Principio della Termodinamica
Principio di equivalenza, equivalente meccanico del calore. Primo principio della termodinamica.
Conseguenze del primo principio per i gas perfetti: espansione libera di Joule, trasformazioni
reversibili adiabatiche, isocore, isobare, isoterme. Ciclo di Carnot, macchina di Carnot.
Secondo Principio della Termodinamica
Enunciati di Clausius e Kelvin. Teorema di Carnot. Macchine frigorifere. Disuguaglianza di
Clausius. Entropia. Calcolo dell’entropia nelle trasformazioni reversibili. Trasformazioni
irreversibili: legge dell’accrescimento dell’entropia, degradazione dell’energia. Entropia e
disordine.
Argomenti facoltativi: Meccanica dei Fluidi; Fenomeni superficiali; Trottole e giroscopi; Macchine
statiche; Oscillazioni e onde; Elasticità; Acustica; Propagazione del calore; Dilatazione termica dei
liquidi e dei solidi; Gas reali; Soluzioni; Terzo principio della termodinamica