UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA
Corso di Laurea in Ingegneria Industriale
Programma di FISICA I (P – Z)
Docente: G. Manicò
a.a. 2012-13
MECCANICA
Grandezze fisiche: Introduzione. Il metodo scientifico. Leggi della Fisica e Principi. I modelli in
Fisica. Grandezze fisiche. Metodi di misurazione. Dimensioni delle grandezze fisiche. Sistemi di
unità di misura. Errori. Cifre significative. Tempo. Lunghezza. Massa. Misure e indeterminazione.
Calcolo vettoriale: Grandezze scalari e vettoriali. Vettori. Somma e differenza di vettori.
Moltiplicazione di uno scalare per un vettore. Versori. Scomposizione di vettori. Prodotto scalare.
Prodotto vettoriale. Rappresentazione cartesiana ortogonale. Equivalenza fra le rappresentazioni
vettoriali. Espressioni cartesiane delle operazioni fra vettori. Derivate di vettori in forma cartesiana.
Derivate di versori e di vettori. Momento di un vettore applicato. Vettore posizione e sistemi di
coordinate. Prodotti tripli.
Cinematica: Introduzione. Moto e sistemi di riferimento. Lo schema del punto materiale.
Equazione vettoriale del moto: traiettoria e legge oraria. Concetto di velocità. Vettore velocità.
Rappresentazione intrinseca della velocità. Rappresentazione cartesiana della velocità.
Accelerazione. Espressione intrinseca dell’accelerazione. Classificazione di moti elementari. Moti
rettilinei. Moto circolare uniforme e uniformemente vario. Grandezze angolari. Periodicità del moto
circolare uniforme. Equazioni differenziali nel moto circolare uniforme. Moto oscillatorio
armonico. Il problema inverso della cinematica. Moto dei gravi. Cenni sui moti relativi.
I Principi della Dinamica: Introduzione. Interazioni e ambiente. Forze. Definizione operativa delle
forze. Reazioni vincolari. Introduzione ai Principi della Dinamica. Primo Principio della Dinamica.
Secondo Principio della Dinamica. Massa inerziale. Misura dinamica delle forze. Principio di
azione e reazione. Quantità di moto e impulso. Momento angolare. Cenni sulle interazioni
fondamentali. Campi di forze.
Applicazioni dei Principi della Dinamica: Introduzione. Forze costanti. Forze elastiche e legge di
Hooke. Il pendolo semplice. Forze che dipendono dalla velocità. Attrito radente statico. Attrito
radente dinamico. Dinamica di moti circolari. Dinamica nei sistemi di riferimento non inerziali.
Lavoro e Energia: Introduzione. Lavoro di una forza. Energia cinetica e teorema delle forze vive.
Campi di forze conservativi. Alcuni campi conservativi: forza peso, forza elastica. Forze non
conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Energia negli oscillatori. Macchine semplici.
Potenza. Energia potenziale e stabilità dell’equilibrio.
Dinamica dei Sistemi: Introduzione. Centro di massa. Quantità di moto e moto del centro di massa.
Conservazione della quantità di moto. Momento angolare di un sistema. Equazioni cardinali.
Lavoro ed energia. Fenomeni d’urto. Urti unidimensionali.
Corpi Rigidi: Introduzione. Cinematica dei sistemi rigidi. Momento di inerzia. Dinamica dei
sistemi rigidi con asse fisso. Pendolo fisico. Conservazione del momento angolare assiale. Energia
cinetica di un sistema rigido. Lavoro delle forze agenti sui sistemi rigidi. Energia e moto di sistemi
rigidi. Dinamica del rotolamento puro. Attrito volvente. Statica dei sistemi rigidi.
Elementi di Meccanica dei Fluidi: Introduzione. Densità. Pressione. Equazione della statica.
Legge di Stevino e Legge di Pascal. La pressione atmosferica. Legge di Archimede. Misure di
pressione. Dinamica dei fluidi. Equazione di continuità. Teorema di Bernoulli. Tubo di Venturi.
Tubo di Pitot. Teorema di Torricelli.
OSCILLAZIONI E ONDE MECCANICHE
Oscillazioni: Richiami sull’oscillatore armonico semplice. Oscillazioni smorzate. Oscillazioni
forzate e risonanza.
Fenomeni Ondulatori: Introduzione. Equazione differenziale delle onde. Sovrapposizione di onde.
Interferenza. Onde stazionarie. Battimenti e velocità di gruppo. Onde su una corda elastica.
Intensità di un’onda su una corda. Onde stazionarie su corda vibrante.
TERMODINAMICA
Sistemi termodinamici: Introduzione. Coordinate termodinamiche. Pareti adiabatiche e
diatermiche: equilibrio termico. Principio zero e temperatura. Termometro a gas perfetto.
Dilatazione termica. Trasformazioni termodinamiche. Termostati. Equazione di stato dei gas.
Lavoro termodinamico. Teoria cinetica dei gas.
Primo Principio della Termodinamica: Energia e sistemi termodinamici. Lavoro adiabatico ed
energia interna. Primo Principio e calore. Esperimento di Joule. Trasmissione del calore. Capacità
termica. Energia interna dei gas ideali. Relazione di Mayer. Trasformazioni adiabatiche quasistatiche di gas ideali. Aspetti microscopici.
Secondo Principio della Termodinamica: Introduzione. Come ottenere lavoro da un serbatoio di
calore. Enunciato di Kelvin-Planck: macchine termiche. Enunciato di Clausius: macchine
frigorifere. Equivalenza dei due enunciati. Macchine reversibili e ciclo di Carnot. Teorema di
Carnot. Macchina reversibile a gas perfetto. Temperatura termodinamica assoluta. Rendimento
delle macchine di Carnot. Teorema di Clausius. Entropia. Degradazione dell’energia. Entropia e
probabilità.
Testi consigliati:
- Focardi, Massa, Uguzzoni: “Fisica Generale. Meccanica e Termodinamica.” (CEA)
- Mazzoldi, Nigro, Voci: “Elementi di Fisica Vol. 1 – Meccanica e Termodinamica.” (EdiSES)
- Rosati, Casali: “Problemi di Fisica Generale. Meccanica, Termodinamica, Teoria cinetica dei
gas.” (CEA)
- Falciglia: “Problemi di Fisica I. Meccanica e termodinamica.” (EdiSES)
