Programma

CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA GESTIONALE
CORSO DI FISICA - A.A. 2001/2002 (Prof.G.D'ARRIGO)
Programma
N.B.
Il presente programma fa riferimento ai capitoli e paragrafi del testo consigliato:
Serway - "Principi di Fisica" - Edises (volume unico).
Alcuni argomenti, trattati a lezione e specificati con la notazione APP, non sono
reperibili nel testo suddetto. Per essi si rimanda agli appunti presi a lezione, così come
suggerito all'occasione, oppure ad altri testi.
Rimane inteso che lo studente è libero di adottare qualsiasi testo (o più testi) che svolga
gli argomenti riportati con un approfondimento almeno pari a quello trattato a lezione.
Grandezze fisiche (Cap.1)
Grandezze fisiche e misura; grandezze scalari e vettoriali - Grandezze fisiche
fondamentali e derivate (cenni sui campioni) - Sistema Internazionale SI - Analisi ed
equazioni dimensionali - Fattori di conversione delle unità.
Cinematica del corpo puntiforme (Cap.2-3)
Schematizzazioni: punto materiale (corpo puntiforme) e sistema di riferimento –
Definizioni: legge oraria, traiettoria, vettori spostamento, velocità (media e istantanea),
accelerazione (media ed istantanea) – Grandezze cinematiche nella rappresentazione
cartesiana del moto e nella rappresentazione su traiettoria nota (APP. ascissa
curvilinea, velocità scalare, accelerazione tangenziale e normale) – Il problema del
moto data la velocità o l’accelerazione: condizioni iniziali. – Grandezze cinematiche in
due riferimenti in moto relativo traslatorio; cenni (v.App) per il caso di moto relativo
rotatorio con asse fisso).
Applicazioni particolari:
Moti rettilinei: vari, uniformi ed uniformemente accelerati; moto verticale dei gravi. –
Moti piani: moto circolare uniforme ed uniformemente accelerato; grandezze
cinematiche angolari nel moto circolare (ascissa angolare, velocità ed accelerazione
angolari (v. Cap.10 Par 1,2,3) – Moto parabolico dei gravi
Dinamica del corpo puntiforme (Cap.4-5)
I Principio della Dinamica ed i sistemi di riferimento inerziali – Concetti di massa
inerziale e di forza (principio di sovrapposizione) e II principio della dinamica – III
Principio (azione e reazione) – Statica del corpo puntiforme – Analisi delle forze a
distanza fondamentali (gravitazionale e peso; coulombiana) e di forze di contatto
notevoli (tensioni, reazioni vincolari normali e tangenziali (attrito statico e dinamico di
strisciamento e relative leggi empiriche), forze ritardanti dipendenti dalla velocità,
forza elastica – II Principio nei riferimenti non inerziali in moto traslatorio: forza
fittizia d’inerzia; Cenni sulle forze fittizie nei riferimenti non inerziali rotanti (forza
centrifuga) Applicazioni particolari del II Principio:
moti rettilinei e piani con forze costanti;
moti rettilinei con forze costanti e variabili: caduta dei gravi in presenza di forze
ritardanti; cinematica e dinamica dell’oscillatore libero, smorzato e forzato; risonanza
(Cap.12 Par.1,2,5,6):
moti piani: moto circolare e forze centripete; pendolo conico e pendolo semplice
(Cap.12, Par.4).
Lavoro ed energia per il corpo puntiforme (Cap.6-7)
1
Definizione di lavoro di forze costanti e variabili – Calcolo del lavoro di forze
costanti, della forza elastica, della forza di attrito e della forza gravitazionale Teorema del lavoro e dell'energia cinetica (per forze costanti ed in generale (APP)) –
Potenza - Forze conservative e non conservative – Forze conservative ed energia
potenziale – Conservazione dell’energia meccanica – Forze non conservative e
variazione dell’energia meccanica - Energia potenziale e forza (caso unidimensionale)
– Energia potenziale e stabilità dell’equilibrio (caso unidimensionale)
Applicazioni particolari:
Calcolo dell’energia potenziale della forza peso (e delle forze costanti), della forza
elastica, della forza gravitazionale e della forza coulombiana;- Energia meccanica
dell’oscillatore armonico (Cap.12 Par.3)
Sistemi di corpi puntiformi (1) - (Cap.8)
Definizione di quantità di moto e di impulso per il corpo puntiforme; relativo teorema.
Sistema isolato di due corpi puntiformi: conservazione della quantità di moto e III
Principio. - Urti e conservazione della quantità di moto - Urti elastici ed anelastici in
una dimensione - Urti in due dimensioni (cenni) –
a
Sistemi di corpi puntiformi: definizione di centro di massa – 1 Equazione
fondamentale della dinamica dei sistemi e moto del centro di massa; Conservazione
della quantità di moto nei sistemi isolati; energia cinetica e lavoro
Sistemi di corpi puntiformi (2) - (Cap.10)
Definizione di momento di una forza e di momento angolare (della quantità di moto)
per il corpo puntiforme; relativo teorema (Par.5 e 8).
a
Sistemi di corpi puntiformi: – 2 Equazione fondamentale della dinamica dei sistemi
(teorema dei momenti, Par.8) – Conservazione del momento angolare nei sistemi
isolati (Par.9) - Espressione del momento angolare per un sistema rotante e momento
di inerzia
Corpo rigido (Cap.10)
Generalità sulla cinematica e dinamica del corpo rigido (cenni, APP)– Statica del
corpo rigido - Cinematica, dinamica ed energetica del corpo rigido in moto
traslazionale e rotazionale intorno ad un asse fisso.- Applicazione al pendolo fisico
(Cap.12 Par.4)
Gravitazione (Cap.11)
La legge di gravitazione universale rivisitata (cenni sull’esperienza di Cavendish e
sulla massa gravitazionale (APP) - Variazione di g con l'altezza (Esempio 11.2) e
con la latitudine (cenni, APP) - Legge di gravitazione e moto dei pianeti, leggi di
Keplero - Considerazioni energetiche sul moto dei pianeti (energia meccanica,
velocità di fuga)
Statica dei Fluidi (Cap.15 Par. 1-4)
Stati della materia - Densità e pressione - Variazione della pressione con la profondità
(legge di Stevino) - Principio di Pascal - Misure di pressione (pressione atmosferica,
barometro di Torricelli) - Principio di Archimede
Temperatura, calore e I Principio della Termodinamica – Gas perfetti (Cap. 16-17)
Concetto di temperatura, termometro a gas e scala Kelvin- Dilatazione termica nei
solidi e nei liquidi - Descrizione macroscopica dei gas perfetti (leggi ed equazione di
stato) – Cenni sulla teoria cinetica dei gas ed interpretazione microscopica della
pressione, della temperatura e dell'energia interna.
Calore, caloria e calori specifici - Calore latente e cambiamenti di fase Conservazione dell'energia ed equazione della calorimetria – Cenni sulla
propagazione del calore e pareti adiatiche - Stato termodinamico di equilibrio e
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grandezze di stato; trasformazioni termodinamiche e piani termodinamici - Lavoro di
pressione - 1° Principio della termodinamica ed energia interna - Applicazioni del 1°
Principio: sistemi isolati, trasformazioni cicliche, isoterme, isobare, isocore,
adiabatiche, cambiamenti di fase – Cenni sul principio di funzionamento delle
macchine termiche e relativo enunciato del II Principio della Termodinamica
(Cap.18-1)
Forze elettriche e campi elettrici (Cap.19 Par.1-9)
Proprietà delle cariche elettriche - Isolanti e conduttori: polarizzazione e induzione Legge di Coulomb - Campo elettrico E (generato da carica puntiforme e da
distribuzioni discrete e continue) - Linee di forza di E - Flusso di E e teorema di
Gauss (solo enunciato; dimostrazione facoltativa (APP)) ed applicazioni a simmetrie
semplici.
Potenziale elettrico e capacità ( Cap.20 Par.1-10)
Differenze di energia potenziale e di potenziale (ddp) - Superfici equipotenziali - ddp
in campo elettrico uniforme - Potenziale dovuto a carica puntiforme e a distribuzioni
discrete e continue - Relazione fra campo e potenziale - Moto di cariche in campo
elettrico uniforme: dinamica (Cap.19.11) ed energetica (Esempio 20-2). - Conduttori
in equilibrio elettrostatico (distribuzione di carica, campo e potenziale (Cap. 19.10 e
Cap.20.6). - Condensatori e capacità - Calcolo della capacità dei condensatori piano,
sferico e cilindrico - Collegamenti serie e parallelo dei condensatori - Energia nei
condensatori - Condensatori con dielettrico.
Corrente e circuiti a corrente continua (Cap.21, escluso Par.4)
Intensità e densità di corrente elettrica - Velocità di deriva e corrente - Legge di Ohm
e resistenza. Resistività e variazioni con la temperatura - Cenni sui superconduttori Energia e potenza elettrica. Effetto Joule - Forza elettromotrice (f.e.m.) Collegamenti serie e parallelo di resistenze - Enunciati delle leggi di Kirchhoff Carica e scarica dei condensatori.
Magnetismo (Cap.22)
Magneti naturali ed esperienze - Campo magnetico B e forza magnetica su carica in
moto - [APP.: Moto di una carica in campo B uniforme] - Forza magnetica su
conduttore percorso da corrente (2a legge di Laplace) - Momento meccanico su spira
percorsa da corrente in campo B uniforme e momento magnetico di una spira e di
una bobina - Campo magnetico generato da carica in moto e da correnti (1a legge di
Laplace); Applicazioni al filo rettilineo (legge di Biot-Savart) e alla spira circolare
(nel suo centro) - Forza magnetica fra conduttori paralleli e definizione dell'Ampére Teorema di Ampére (enunciato) ed applicazioni al filo rettilineo e alle bobine
toroidali e solenoidali - Magnetismo nella materia (cenni, APP))
Legge di Faraday ed induttanza (Cap.23)
Esperienze e legge di Faraday-Neumann-Lenz dell'induzione elettromagnetica F.e.m. e correnti indotte - F.e.m.(dinamica) indotta in conduttori in moto in campo B
uniforme - Generatore di f.e.m. alternata - Campi elettrici indotti - Autoinduzione
(f.e.m. autoindotta e induttanza L); calcolo di L per il solenoide (Es. 23-6) – Circuito
R-L – Energia del campo magnetico
Onde elettromagnetiche (Cap.24 Par.1-5, 8)
Corrente di spostamento e teorema di Ampère-Maxwell - Equazioni di Maxwell –
Concetti di propagazione per onde (elastiche ed elettromagnetiche): equazione delle
onde piane; onde piane sinusoidali: velocità di propagazione, numero d’onde e
lunghezza d’onda, frequenza - Spettro delle onde elettromagnetiche (Par.8).
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Roma 21/03/2002
Prof. G. D'Arrigo
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