Programma di Fisica Generale I a.a. 2014-15
CC.LL. in Ingegneria Gestionale, Edile, Informatica (prof. Salesi)
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. Spaziotempo,
simmetria di Lorentz. Trasformazione di Lorentz: costanza della velocità della luce, contrazione
delle lunghezze, dilatazione dei tempi, incremento relativistico della massa
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
König. Applicazioni del principio di conservazione dell’impulso per i sistemi: urti, salti, esplosioni.
Urti elastici centrali. Urti anelastici, pendolo balistico. Conservazione del momento angolare.
Variabili canonicamente coniugate
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
Statica del corpo rigido
Statica del corpo rigido: condizioni per l'equilibrio traslazionale e per l'equilibrio rotazionale.
Composizione e trasporto delle forze applicate ad un corpo rigido, coppie. Baricentro. Equilibrio di
un corpo rigido vincolato. Macchine statiche
Meccanica dei fluidi
Fluidi perfetti. Pressione. Legge di Stevino, principio di Pascal. Vasi comunicanti. Legge di
Archimede. Barometro di Torricelli. Manometro differenziale. Campo di velocità e tubi di flusso di
un fluido. Moti stazionari e non, rotazionali e non. Equazione di continuità e conservazione della
portata. Teorema di Bernoulli e sue applicazioni: teorema di Torricelli, tubo di Venturi, spinte
fluidodinamiche, aspirazione per diminuzione di sezione. Circolazione del sangue, lavoro cardiaco.
Moto laminare dei liquidi reali, legge di Poiseuille. Moto caotico, turbolenza, numero di Reynolds
Parte II: TERMOLOGIA E TERMODINAMICA
Termometria e Calorimetria
Temperatura, 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, cammino libero medio, 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: Fenomeni superficiali; Trottole e giroscopi; Oscillazioni e onde; Elasticità;
Acustica; Propagazione del calore; Dilatazione termica dei liquidi e dei solidi
