Programma del corso
Fisica I
Corso di Laurea in Scienze Geologiche
1 anno
A.A. 2015/2016
Loris Giovannini
Introduzione: Accuratezza, cifre significative. Sistemi di unità di misura. Sistema Internazionale. Prefissi delle unità di misura. Analisi dimensionale. Principio di conservazione della massa. Scalari, vettori. Componenti cartesiane di un vettore, prodtto scalare e
vettoriale. Versori.
Cinematica del punto materiale: Definizione di punto materiale. Dimensionalità dei
problemi fisici. Coordinate cartesiane. Posizione e spostamento. Moto rettilineo. Velocità e accelerazione. Moto armonico. Moto circolare uniforme. Moto relativo di
traslazione.
Dinamica del punto materiale: Legge di inerzia (primo principio della dinamica). Sistemi di riferimento inerziali e non. Secondo principio della dinamica. Quantità di moto.
Terzo principio della dinamica (azione e reazione). Interazioni fondamentali: gravitazionale, elettromagnetica, nucleare forte e debole. Le forze più importanti: peso, reazioni
vincolari (ideali e con attrito), resistenze passive e forze elastiche. Forze apparenti. Velocità limite. Legge di Hooke. Oscillazioni forzate. Legge della gravitazione universale.
Teoremi dei gusci sferici. Il pendolo semplice.
Lavoro, potenza, energia: Definizione di lavoro e unità di misura. Lavoro di una forza
elastica. Potenza e unità di misura. Energia cinetica. Energia potenziale. Campi di forza
conservativi e non. Campo di forze uniformi. Campo di forze centrali. Energia potenziale
gravitazionale (nelle due accezioni di gravitazione universale e di forza pressoché costante sulla superficie della Terra). Energia potenziale elastica. Principio di conservazione
dell’energia. Energia dell’oscillatore armonico. Curve di energia potenziale.
Meccanica dei sistemi: Definizione di sistema di punti materiali; caso discreto e continuo. Centro di massa. Quantità di moto di un sistema. Equazione del moto del centro
di massa. Principio di conservazione della quantità di moto. Urti elastici ed anelastici.
Urti in una dimensione. Equazione del moto di un razzo. Corpi rigidi. Cinematica delle
rotazioni, variabili angolari. Energia cinetica rotazionale. Momento di inerzia. Teorema
degli assi paralleli (Huygens-Steiner). Momento di una forza rispetto ad un punto e ad
un asse. Momento della quantità di moto rispetto ad un punto e ad un asse. Teorema
del momento della quantià di moto. Conservazione del momento della quantità di moto.
Seconda legge della dinamica per le variabili angolari. Lavoro in uno spostamento angolare. Teorema del lavoro e dell’energia cinetica per i sistemi di punti materiali. Pendolo
composto. Giroscopio.
Fluidi: Definizione di fluido. Densità, viscosità. Fluidi ideali. Densità, pressione. Pressione idrostatica (Stevino). Legge di Pascal. Legge di Archimede. Dinamica dei fluidi:
moto rotazionale e irrotazionale, stazionario e non stazionario, laminare e turbolento. Linee di flusso. Equazione di continuità. Teorema del lavoro e dell’energia cinetica per i
fludi (Bernoulli). Teorema di Torricelli. Applicazioni: tubo di Venturi, tubo di Pitot.
Termodinamica: Oggetto dello studio della termodinamica; descrizione macroscopica
dei fenomeni. Versione microscopica: meccanica statistica. Grandezze fisiche caratteristiche: pressione, volume, massa. Temperatura: principio zero della termodinamica;
storia delle definizioni. Termometri e scale termometriche. Relazione tra temperatura
ed energia. Dilatazione termica dei solidi, lineare e tridimensionale. Quantità di calore
e calorimetria. Relazione tra calore ed energia. Capacità termica a volume e pressione
costante. Trasmissione del calore: conduzione, irraggiamento, convezione. Lavoro fatto
da un sistema termodinamico; lavoro di espansione di un gas. Trasformazioni termodinamiche: trasformazioni adiabatiche, isocore, isoterme e isobare. Funzioni di stato. Cenni
ai principali risultati della teoria cinetica dei gas: equazione di stato dei gas ideali, legge di distribuzione delle velocità, legge di equipartizione dell’energia, energia interna e
capacità termiche dei gas ideali, equazione delle trasformazioni adiabatiche. Primo principio della termodinamica; energia interna. Entropia, definizione e proprietà. Macchine
termiche e loro efficienza. Ciclo di Carnot. Macchine frigorifere. Teorema di Carnot sulla massima efficienza delle macchine termiche. Secondo principio della termodinamica:
enunciati di Kelvin, Clausius e sulla base della variazione di entropia; loro equivalenza.
Terzo principio della termodinamica (Nernst).
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