Programma dettagliato previsto per il II compitino:
Dinamica del punto materiale
Esempi di moti nel caso di forze non costanti: come risolvere la legge oraria? Integrazione delle
equazioni del moto.
Forze proporzionali alla velocità e al quadrato della velocità; velocità limite. Esempi: moto di un
grave in un fluido viscoso, resistenza dell’aria.
Forze dipendenti dalla posizione: forze elastiche e legge di Hooke.
Moto Circolare
Moto circolare uniforme. Accelerazione e forza centripeta.
Coordinate polari. Componenti radiale e tangenziale dell’accelerazione nel moto circolare e
applicazione del secondo principio in coordinate polari.
Tensione di una corda che esercita il vincolo nel moto circolare. Pendolo conico.
Vincoli e traiettorie circolari: curve e curve sopraelevate.
Moto di satelliti e pianeti in orbita circolare, leggi di Keplero.
Moto circolare non uniforme. Accelerazione angolare e componente tangenziale. Forze vincolari e
moto circolare non uniforme: “giro della morte”, accelerazione di un pendolo.
Peso apparente, gravità artificiale, centrifuga. Rotolamento e traslazione di una ruota, ruote con
attrito statico e dinamico.
Lavoro ed Energia
Definizione di Lavoro. Lavoro di una forza costante che agisce su un punto materiale in moto
unidimensionale. Lavoro di una forza generica che agisce su un punto materiale che descrive una
traiettoria generica (moto tridimensionale).
Applicazione del concetto di integrale al lavoro. Lavoro di forze costanti. Lavoro di forze
dipendenti dalla posizione.
Teorema dell’energia cinetica. Definizione di Potenza.
Esempi. Piano inclinato con attrito e teorema dell’energia cinetica.
Forze conservative ed energia potenziale. Conservazione dell’enegia meccanica. Energia potenziale
gravitazionale. Energia potenziale elastica.
Esempi di conservazione dell’energia meccanica in presenza di vincoli lisci. Legge di
conservazione dell’energia in presenza di forze dissipative.
Diagrammi di energia e caratteristiche del moto, stabilità dell’equilibrio. Caso 1: energia potenziale
associata alla forza elastica. Caso 2: Potenziale intermolecolare di tipo Lennard-Jones. Caso 3:
Energia potenziale gravitazionale e velocità di fuga.
Dinamica dei sistemi e quantità di moto
Variazione dell’energia interna e conservazione dell’energia totale per un sistema isolato.
Centro di massa.
Quantità di moto di una particella (punto materiale). Quantità di moto di un sistema di particelle.
La seconda legge della dinamica per un sistema di particelle. Conservazione della quantità di moto
per un sistema isolato.
Esempi di conservazione della quantità di moto. Propulsione di un razzo. Meccanismo di
Propulsione di un calamaro. Forza di attrito e accelerazione del centro di massa nel caso della
deambulazione umana.
Forze impulsive. Effetti biomeccanici di una caduta.
Urti in una dimensione. Urti perfettamente anelastici. Pendolo balistico. Urti perfettamente elastici:
caso unidimensionale. Esempi di urti elastici. Esempio di urto elastico in 2 dimensioni con un corpo
inizialmente in quiete.
Momento di una forza, momento angolare, statica e dinamica del corpo rigido
Grandezze angolari. Velocità angolare e accelerazione angolare come vettori.
Prodotto vettoriale. Momento torcente di una Forza. Momento angolare di un punto materiale e di
un sistema.
Momento di Inerzia di un corpo rigido.
Equazioni cardinali della dinamica del corpo rigido.
Equilibrio del corpo rigido (Statica del corpo rigido). Applicazioni alla fisiologia (calcolo della
tensione sui tendini, etc.).
Energia cinetica nel caso di moto traslatorio e rotatorio. Momento torcente e accelerazione
angolare. Conservazione del momento angolare (per forze centrali, es. moto dei pianeti, corpo
vincolato ad un filo ideale). Conservazione del Momento angolare di un pattinatore durante una
piroetta. Rotolamento senza strisciamento di corpi rigidi lungo un piano inclinato.
Fluidi ideali: statica e dinamica
Fluidi: liquidi e gas. Densità e pressione, unità di misura. Variazione della pressione con la
profondità in campo gravitazionale. Misure di pressione.
Il principio di Pascal e applicazioni. Martinetto idraulico. Il principio di Archimede.
Moto in fluido viscoso, velocità di sedimentazione e utilità della centrifuga.
Dinamica dei fluidi. Fluidi ideali. Linee e tubi di flusso. Flussi di massa e di volume. Portata di
massa. Equazioni di continuità. Equazione di Bernoulli. Applicazioni della legge di Bernoulli.
----------------Testo di riferimento: “Fisica Generale” di A. Giambattista, B McCarthy Richardson, R. C.
Richardson, Mc Graw Hill Italia editore.
Capitoli di interesse (con relativi esercizi):
Parte svolta per il I compitino : Cap.1, Cap.2, Cap.3, Cap.4
Parte svolta per il II compitino: Cap.5, Cap.6, Cap.7, Cap. 8, Cap.9
-------------------------------------------------------------------------------------Testi alternativi:
Giancoli, CEA editrice, Cap.5, Cap.6, Cap.7, Cap.8 Cap.9, Cap.10
(per il I compitino Cap.1-4)
Serway & Jewett, EdiSES editrice, Cap. 5, Cap. 6, Cap.7, Cap.8, Cap.9, Cap.10, Cap.11
(per il I compitino Cap.1, Cap.2, Cap.3 (esclusi §.3.4, §.3.5), Cap.4, Cap.5 (esclusi §.5.2, §.5.3))
