Programma svolto di Fisica generale I con laboratorio, meccanica e gravitazione
anno accademico 2010/2011
N°
Data
Ore
Tipo
Argomento lezione
1
28.02.2011
2
Lezione
Grandezze fisiche, unita` di misura. Grandezze fondamentali e derivate. Dimensioni fisiche.
Equazioni dimensionali, principio di omogeneita`. Grandezze scalari e vettoriali, cenno sui
tensori. Sistemi di riferimento in 2 e 3 dimensioni. Versori. Terne destrorse e sinistrorse.
Proiezioni e componenti di vettori.
2
01.03.2011
2
Lezione
Correzione esercizi per casa. Somma di vettori. Prodotto scalare, vettoriale, misto.
3
03.03.2011
2
Lezione
Correzione esercizi per casa.Cinematica in una dimensione. Velocita` media e istantanea. Moto
rettilineo uniforme. Accelerazione media e istantanea. Moto uniformemente accelerato.
Accelerazione di gravita`. Caduta dei gravi. Moto armonico. Pulsazione, periodo, frequenza.
4
04.03.2011
1
5
04.03.2011
1
Esercitazione Esercizi sul moto accelerato, dei gravi, armonico.
Lezione
Integrazione dell'eq. differenziale del moto armonico.Cinematica in due dimensioni. Vettore
spostamento, velocita`media e istantanea. Componenti cartesiane e polari (radiale e azimutale).
Coordinata curvilinea. Rappresentazione della velocita`. Derivata del versore tangente, e dei
versori radiale e azimutale.Vettore accelerazione, componenti tangenziale e normale. Moto
circolare, uniforme e uniformemente accelerato.Scomposizione del moto circolare in componenti
cartesiane.
6
07.03.2011
2
Lezione
7
08.03.2011
2
Esercitazione
8
10.03.2011
2
Lezione
Correzione esercizi per casa. Cinematica del moto di rotolamento. Cerchio osculatore.Dinamica.
Sistema e ambiente. Punto materiale.Forza, massa, dimensioni e unita` di misura. Grandezze
dinamiche. Caratteristiche della forza. Scomponibilita` della forza, esempi. Quantita` di moto. 1o
principio della dinamica. Sistemi inerziali. Forze apparenti o inerziali.
9
11.03.2011
2
Lezione
2o principio della dinamica. Massa inerziale. Indipendenza delle azioni simultanee. Equilibrio
statico. 3o principio della dinamica. Forza elastica, legge di Hooke, relazione col moto armonico.
Forza peso, accelerazione di gravita`, legge di gravitazione di Newton.
10
14.03.2011
1
Lezione
Correzione esercizi per casa. Forze vincolari.Funi. Tensione di una fune in quiete e in
movimento. Inestensibilita`. Attrito statico e dinamico su superficie.
11
14.03.2011
1
Esercitazione Esercizi sulle forze e la 2a legge di Newton.
12
15.03.2011
1
Esercitazione Esercizi sulle forze e la 2a legge di Newton. Pendolo semplice.
13
15.03.2011
1
14
18.03.2011
1
15
18.03.2011
1
Lezione
Principio di sovrapposizione per il lavoro. Potenza media e istantanea. Energia cinetica e
teorema relativo. Energia cinetica in relativita`.
16
21.03.2011
2
Lezione
Lavoro di alcune forze notevoli. Lavoro di forze contripete. Forze conservative. Energia
potenziale. Forze dissipative. Energia meccanica e teorema di conservazione relativo. Vettori
momento. Momento angolare.
Lezione
Correzione esercizi per casa. Esercizi di cinematica in 2 dimensioni: traiettoria, velocita`,
accelerazione, componenti cartesiane e polari.
Forza d'attrito viscoso. Definizione dell'impulso e teorema relativo. Lavoro meccanico:
definizione, dimensioni e unita`.
Esercitazione Esercizi di meccanica sulle forze.
17
21.03.2011
2
Lezione
Vettore momento di forza. Cambiamento di polo. Teorema del momento angolare.
Conservazione del MA. Momento dell'impulso negli urti. Cambiamento di sistema di riferimento.
Trasformazioni di coordinate di Galileo e Lorentz. Legge di trasformazione della velocita` e
dell'accelerazione. Trasformazioni con sistemi non inerziali; esempio del sistema in caduta libera
e in rotazione uniforme.
18
22.03.2011
1
Esercitazione
Esercizi: calcolo della legge di composizione relativistica delle velocita`; energia potenziale
gravitazionale; momenti di forza e momento angolare per un pendolo semplice e per un pianeta.
19
22.03.2011
1
Lezione
20
24.03.2011
2
Esercitazione
21
25.03.2011
2
Lezione
2a legge di Keplero, velocita` areale e sua relazione col MA nel caso di forze centrali.
Esercizi su composizione galileiana e relativistica della velocita` per la luce; lavoro, energia
cinetica, energia meccanica.
Correzione esercizi per casa. Corpi estesi. Forze interne. Centro di massa e suo significato
dinamico. 1a eq. cardinale. Distribuzione continua di massa. Densita` di massa. Calcolo del CM
per corpi continui.
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28.03.2011
2
23
29.03.2011
1
24
29.03.2011
1
Lezione
Calcolo del CM. Correzione esercizi per casa. Conservazione della QM, esempi, pendolo
balistico. Momento angolare per un corpo esteso. Cambiamento di polo. Momento delle forze
agenti su un corpo esteso. Cambiamento di polo. Coppia di forze. Momento delle forze interne.
Esercitazione Correzione esercizi per casa: calcolo del CM e applicazione della 1a eq. cardinale.
Lezione
Sistema di forze parallele; forza risultante e momento risultante. Peso, baricentro. Teorema del
momento angolare. 2a eq. cardinale. Conservazione del MA. Sistema di riferimento del CM. 2o
teorema di Koenig.
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31.03.2011
2
Lezione
Correzione esercizi per casa. 1o th. di Koenig. Applicazione dei due th. ad una ruota sottile.
Estensione di concetti al caso di corpo esteso: lavoro, lavoro delle forze interne, relazione tra
lavoro ed energia cinetica, energia potenziale di forze conservative, conservazione dell'energia
meccanica, presenza di forze dissipative. Energia propria e interna. Corpo rigido. Leggi del
moto. Equilibrio statico.
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01.04.2011
2
Lezione
Correzione esercizi per casa. Moto del corpo rigido: traslazione e rotazione. Calcolo del MA,
componente longitudinale e trasversale. Momento d'inerzia e sue proprieta`. Assi principali
d'inerzia. Precessione della componente trasversale.
27
05.04.2011
2
Esercitazione
Esercizi su equilibrio statico, calcolo di momenti d'inerzia, lavoro di forze interne ed esterne,
macchina di Atwood.
28
07.04.2011
2
Esercitazione
Esercizi su momento d'inerzia, equilibrio statico, yo-yo, urto centrale per palla da biliardo, moto
di una bicicletta.
29
08.04.2011
2
Lezione
Th. di Huygens-Steiner.Energia cinetica di rotazione in termini del MA longitudinale. Lavoro e
potenza di un momento di forza. Rotolamento e slittamento di una ruota. Attrito volvente. Ruota
tirata da una forza e ruota con momento motore, condizione di rotolamento puro. Pendolo fisico:
equazioni del moto, periodo di oscillazione. Misura di g, pendolo di Kater.
Lezione
Correzione esercizi per casa. Rotazione attorno ad un asse con direzione fissa. Casi di MA
parallelo e non parallelo alla velocita` angolare. Relazione tra MA trasversale e sollecitazioni
sull'asse di rotazione. Cenni sulla trottola: moto di precessione e di nutazione.
Elasticita`, limite elastico. Elasticita` di dimensione e di forma. Costante elastica e modulo di
elasticita`. Sforzo e deformazione. Modulo di Young Y, di elasticita` cubica B, tangenziale S.
Lezione
Indipendenza di Y dalle dimensioni geometriche. Torsione, bilancia di torsione, misura di G. Urti.
Conservazione della QM. Sistema del CM e del laboratorio. Non conservazione dell'energia
cinetica e meccanica: urti anelastici ed elastici. Caso totalmente anelastico. Caso totalmente
elastico in 1-D. Urto con corpi vincolati.
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11.04.2011
2
31
12.04.2011
2
32
13.04.2011
1
33
13.04.2011
1
Lezione
3a legge di Keplero. Leggi di Keplero e teoria di Newton. Il problema dei due corpi.
34
14.04.2011
2
Lezione
Accelerazione su un'orbita ellittica. Dimostrazione della 3a legge di Keplero. MA e energia
cinetica del sistema dei due corpi. Energia meccanica totale, analisi qualitativa delle orbite.
Velocita` di fuga. Determinazione dell'equazione dell'orbita (dimostrazione della 1a legge di
Keplero). Cenni sul problema dei tre corpi e la stabilita` del sistema solare.
35
15.04.2011
2
Lezione
Oscillatore armonico. Energia meccanica, cinetica e potenziale. Oscillatore smorzato,
discussione delle soluzioni. Oscillatore forzato, discussione delle soluzioni.
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18.04.2011
2
Lezione
Risonanza. Potenza istantanea e media. Larghezza di risonanza. Fattore di qualita`.
Caratteristiche dei fluidi. Densita`. Pressione in un fluido. Viscosita`. Fluido ideale. Statica dei
fluidi. Caratteristiche della pressione. Legge di Stevino, vasi comunicanti, paradosso idrostatico.
Legge di Pascal, pressa idraulica.
Esercitazione Esercizi sugli urti con corpi estesi liberi o vincolati.
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19.04.2011
2
Lezione
Correzione esercizi per casa. Barometro di Torricelli. Manometro a liquido. Forza di Archimede.
Cenni al galleggiamento. Misure di densita`. Moto stazionario di un fluido ideale. Linea e tubo di
flusso. Portata, flusso di massa, corrente. Equazione di continuita` e conservazione della
portata. Legge di Leonardo. Legge di Bernoulli.
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28.04.2011
1
Lezione
Applicazione della legge di Bernoulli: tubo di Venturi, tubo di Pitot, legge di Torricelli.
Complementi sul concetto di massa e sui limiti della teoria newtoniana della gravitazione.
