Corso di Fisica Generale - 10 crediti Parte I

Corso di Fisica Generale - 10 crediti
Parte I
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.
Università di Roma Tor Vergata Facoltà d'Ingegneria
PROGRAMMA DEL CORSO DI FISICA A.A. 2007/2008
Prof. Marco Marinelli
I° parte: meccanica e termodinamica
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.