UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PERUGIA
C.D.L. IN INGEGNERIA MECCANICA - A.A. 2008-2009
Programma del corso di
Fisica Generale (12 CFU)
Docente: Prof. Renzo Campanella
1. INTRODUZIONE
Introduzione - Grandezze fisiche - Equazioni dimensionali - Sistemi di unità di misura - Grandezze scalari e
vettoriali - Vettori liberi - Componenti di un vettore - Somma di vettori - Prodotto di un vettore per uno
scalare - Prodotto scalare e vettoriale - Prodotto misto - Vettori applicati - Momento polare - Momento
assiale - Operatori vettoriali - Flusso - Integrale di linea - Circuitazione - Teorema della divergenza Teorema di Stokes (o del rotore)
(MNV1) App. C
Appunti: Grandezze fisiche, Operatori vettoriali
2. MECCANICA DEL PUNTO MATERIALE
Cinematica del punto materiale - Sistemi di riferimento - Aspetti geometrici e temporali del moto: traiettoria
ed equazione oraria - Spostamenti - Gradi di libertà - Esempi di moto - Moto circolare - Moto circolare
uniforme - Moto armonico - Velocità scalare media e velocità scalare istantanea - Velocità vettoriale Accelerazione scalare media ed istantanea, accelerazione vettoriale - Moti piani - Moti centrali - Teorema dei
moti relativi - Teorema del Coriolis
(MNV1) Cap. 1 § 1 - 14; Cap.3 § 1 - 2
Dinamica del punto materiale - Forze - Leggi di Newton - Terne inerziali - Massa inerziale - Forze e
interazioni fondamentali - Quantità di moto - Impulso di una forza - Peso - Forze elastiche - Reazioni
vincolari - Attrito - Resistenze passive - Forze reali ed apparenti: forza centrifuga e forza di Coriolis - Pendolo
semplice
(MNV1) Cap. 2 § 1 - 14; Cap.3 § 3 - 6
Lavoro ed energia per il punto materiale - Definizione di lavoro - Potenza - Energia cinetica - Teorema
delle forze vive - Campi di forze conservativi - Energia potenziale - Conservazione dell’energia meccanica Energia nell’oscillatore armonico - Variazione dell’energia in presenza di forze non conservative
(MNV1) Cap. 2 § 15 - 24
3. MECCANICA DEI SISTEMI E DEI CORPI RIGIDI
Meccanica dei sistemi di punti materiali - Centro di massa e moto del centro di massa - Quantità di moto
di un sistema - 1a equazione cardinale - Terzo principio della dinamica - Quantità di moto totale - Forze
interne ed esterne - Principio di conservazione della quantità di moto - Moto di sistemi a massa variabile Momento della quantità di moto totale - Teorema del momento della quantità di moto per un sistema di punti
- Principio di conservazione del momento della quantità di moto - 2a equazione cardinale - Teorema del
lavoro e dell’energia cinetica per un sistema di punti - Energia cinetica totale - Moto del centro di massa e
moto attorno al centro di massa - Energia potenziale nei sistemi - Conservazione dell’energia meccanica Processi d'urto - Urto normale centrale - Urto nello spazio
(MNV1) Cap. 4 § 1 - 12, 15 - 16
Meccanica dei corpi rigidi - Cinematica dei corpi rigidi - Moti rigidi, moto traslatorio, moto rotatorio Distribuzione delle velocità e delle accelerazioni in un moto rigido - Dinamica dei corpi rigidi - Sistemi
equivalenti di forze - Corpo girevole attorno ad un asse fisso - Momento d’inerzia - Momento d’inerzia assiale
- Esempi di moto di rotazione intorno ad un asse fisso - Statica dei corpi rigidi - Equazioni cardinali della
statica
(MNV1) Cap. 6 § 1 - 9; 13 - 16
Gravitazione - Legge della gravitazione universale - Determinazione della costante di gravitazione
universale - Massa inerziale e massa gravitazionale - Accelerazione di gravità - Peso - Moto dei pianeti e dei
satelliti - Leggi di Keplero - Campo gravitazionale - Teorema di Gauss - Energia potenziale di gravitazione Energia meccanica nel sistema solare
(MNV1) Cap. 5 § 1 - 5
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Fisica Generale - Programma
4. MECCANICA DEI FLUIDI
Meccanica dei fluidi - Pressione in un punto di un fluido - Equazioni della statica dei fluidi - Statica dei fluidi
pesanti - Principio di Pascal - Misura delle pressioni - Principio di Archimede - Dinamica dei fluidi - Linee di
flusso e di corrente - Teorema del lavoro e dell'energia cinetica per fluidi ideali - Equazione di Bernouilli Equazione di continuità
(MNV1) Cap. 8 § 1 - 9
Appunti: Equazione di continuità
5. OSCILLAZIONI E ONDE
Oscillazioni e Onde - Oscillatore armonico - O.A. smorzato - O.A. forzato: la risonanza - Definizioni - Onde
progressive e regressive - Onde sferiche e onde piane - Onde trasversali e longitudinali - Principio di
sovrapposizione - Teorema di Fourier - Onde sinusoidali - Propagazione di una perturbazione elastica Equazione della corda vibrante: Equazione di D'Alambert
(MNV1) Cap. 9 § 1 - 10; 12
6. PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Sistemi e stati termodinamici - Equilibrio termodinamico - Principio dell'equilibrio termico - Definizione di
temperatura - Termometri - Sistemi adiabatici. Esperimenti di Joule, Calore - Primo principio della
termodinamica. Energia interna - Trasformazioni termodinamiche. Lavoro e calore
Calorimetria - Processi isotermi. Cambiamenti di fase - Trasmissione del calore: Conduzione, convezione,
irraggiamento - Dilatazione termica di solidi e liquidi
(MNV1) Cap. 10 § 1 - 11
7. GAS IDEALI E REALI
Leggi dei gas. Equazione di stato dei gas ideali - Termometro a gas ideale a volume costante Trasformazioni di un gas. Lavoro - Calore. Calori specifici - Energia interna del gas ideale - Studio di alcune
trasformazioni - Trasformazioni cicliche - Gas reali. Equazione di stato. Energia interna - Equazione di Van
der Waals - Diagrammi pV. Diagrammi pT. Formula di Clapeyron - Teoria cinetica dei gas
(MNV1) Cap. 11 § 1 – 10
8. SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Enunciati del secondo principio della termodinamica - Reversibilità e irreversibilità - Teorema di Carnot Temperatura termodinamica assoluta - Teorema di Clausius - La funzione di stato entropia - Il principio di
aumento dell'entropia - Calcolo di variazioni di entropia - Entropia del gas ideale - Energia inutilizzabile Entropia e probabilità - Cenni sul terzo principio della termodinamica
(MNV1) Cap. 12 § 1 - 13
9. SISTEMI PVT - POTENZIALI TERMODINAMICI
Potenziali termodinamici - Proprietà generali dei sistemi pVT - Relazioni di Maxwell
(MNV1) Cap. 13 § 1 - 3
10. FORZA ELETTROSTATICA. CAMPO ELETTROSTATICO
Cariche elettriche. Isolanti e conduttori - Struttura elettrica della materia - La legge di Coulomb - Campo
elettrostatico - Campo elettrostatico prodotto da una distribuzione continua di cariche - Linee di forza del
campo elettrostatico - Moto di una carica in un campo elettrostatico.
(MNV2) Cap. 1 § 1 - 7
11. LAVORO ELETTRICO. POTENZIALE ELETTROSTATICO
Lavoro della forza elettrica - Tensione, potenziale - Calcolo del potenziale elettrostatico - Energia potenziale
elettrostatica - Il campo come gradiente del potenziale - Superficie equipotenziali - Il rotore del campo
elettrostatico - Il dipolo elettrico - La forza su un dipolo elettrico.
(MNV2) Cap. 2 § 1 - 8
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Fisica Generale - Programma
12. LA LEGGE DI GAUSS
Flusso del campo elettrostatico - Legge di Gauss - Dimostrazione della legge di Gauss - Alcune applicazioni
e conseguenze della legge di Gauss - La divergenza del campo elettrostatico.
(MNV2) Cap. 3 § 1 - 4
13. CONDUTTORI. DIELETTRICI. ENERGIA ELETTROSTATICA
Conduttori in equilibrio - Conduttore cavo - Schermo elettrostatico - Condensatori - Collegamento di
condensatori - Energia del campo elettrostatico
(MNV2) Cap. 4 § 1 - 5
14. CORRENTE ELETTRICA
Conduzione elettrica - Corrente elettrica - Corrente elettrica stazionaria - Legge di Ohm della conduzione
elettrica - Resistori in serie e in parallelo - Forza elettromotrice - Legge di Ohm generalizzata - Carica e
scarica di un condensatore attraverso un resistore - Corrente di spostamento - Leggi di Kirchhoff per le reti
elettriche
(MNV2) Cap. 5 § 1 - 3; 5 - 9
15. CAMPO MAGNETICO. FORZA MAGNETICA
Interazione magnetica. Campo magnetico - Elettricità e magnetismo - Forza magnetica su una carica in moto
(Forza di Lorentz) - Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente - Momenti meccanici su circuiti
piani.
(MNV2) Cap. 6 § 1 - 5
16. SORGENTI DEL CAMPO MAGNETICO. LEGGE DI AMPERE
Campo magnetico prodotto da una corrente - Calcoli di campi magnetici prodotti da circuiti particolari: filo
rettilineo (Legge di Biot-Savart), spira circolare, solenoide di lunghezza infinita - Azioni elettrodinamiche tra
fili percorsi da corrente - Legge di Ampère - La legge di Gauss per il campo magnetico.
(MNV2) Cap. 7 § 1 - 4; 7
17. CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO
Legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica - Origine del campo elettrico indotto e della f.e.m. indotta Applicazioni della legge di Faraday - Autoinduzione - Energia magnetica - Legge di Ampère-Maxwell - Le
equazioni di Maxwell - Le equazioni di Maxwell in forma differenziale.
(MNV2) Cap. 8 § 1 - 5; 7 - 9
I riferimenti bibliografici sono relativi ai testi adottati:
(MNV1)
P. Mazzoldi, M. Nigro, C.Voci; Fisica - Meccanica (da Vol. 1); ISBN: 8879591371; EdiSES, Napoli (2000)
(MNV2)
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci; "Elementi di Fisica, Elettromagnetismo - Onde" (Edizione: II); ISBN:
8879593064; EdiSES, Napoli (2006)
Appunti disponibili sul sito http://www.unipg.it/campanella
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