FISICA I P - Z

FIS/01 - 9 CFU - 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

GIULIO MANICO'
Email: gmanico@dmfci.unict.it
Edificio / Indirizzo: DFA (Edificio 6)
Telefono: 095 378 5364
Orario ricevimento: Lunedì dalle ore 15:00 alle 17:00 e Martedì dalle ore 15:00 alle 17:00. E' gradita una email di prenotazione al fine di ottimizzare il servizio per gli studenti.


Obiettivi formativi

Fornire i concetti fondamentali relativi alle misure fisiche, alla meccanica del punto materiale, dei sistemi di punti materiali e alla termodinamica.

Prerequisiti richiesti

È necessario che gli studenti affrontino lo studio della Fisica I solo essendo in possesso di buone nozioni di Matematica elementare (Algebra, Geometria e Trigonometria) e delle nozioni fondamentali del calcolo differenziale.



Frequenza lezioni

La frequenza alle lezioni è obbligatoria.



Contenuti del corso

INTRODUZIONE

Fenomeno - Grandezza fisica - Unità di misura - Equazione dimensionale - Errori di misura - Approssimazione - Notazione scientifica.

VETTORI

Generalità - Rappresentazione di grandezze fisiche per mezzo di vettori - Operazioni sui vettori: somma, differenza, prodotto di un vettore per uno scalare, prodotto scalare, prodotto vettoriale - Componenti di un vettore - Derivata di un vettore - Integrazione.

CINEMATICA

Velocità - Accelerazione - Legge oraria - Moto rettilineo uniforme - Moto rettilineo uniformemente accelerato - Moto rettilineo smorzato esponenzialmente - Moto armonico semplice - Moto nel piano - Moto parabolico - Moto circolare uniforme.

DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE

Principio di inerzia - Massa inerziale - Forza: 2a legge di Newton - Principio di azione e reazione - Sistemi di riferimento inerziali - Principio di Invarianza Galileana - Leggi della forza: forza gravitazionale, forza peso, forza di attrito, forze elastiche, forze viscose di resistenza del mezzo - Reazioni vincolari - Tensione dei fili - Moto lungo un piano inclinato - Moti circolari: Forze centripete - Sistemi di riferimento non inerziali: forze fittizie - Quantità di moto. Impulso - Momento angolare. Momento meccanico.

CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA

Lavoro - Teorema delle forze vive, energia cinetica - Forze conservative, energia potenziale - Energia potenziale e forza: diagrammi di energia e stabilità dell’equilibrio - Forze centrali - Conservazione dell'energia meccanica - Forze non conservative.

OSCILLAZIONI

Oscillatore armonico semplice: equazione del moto e soluzione - Sistema massa-molla - Pendolo semplice - Energia cinetica e potenziale nei moti armonici semplici - Oscillatore armonico smorzato - Oscillatore armonico forzato.

DINAMICA DEI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI

Sistemi di punti. Forze interne e forze esterne - Centro di massa di un sistema di punti – Teorema del moto del centro di massa - Conservazione della quantità di moto - Urti tra punti materiali: elastico, anelastico e completamente anelastico - Sistemi a massa variabile - Teorema del momento angolare - Conservazione del momento angolare.

DINAMICA DEL CORPO RIGIDO E CENNI DI STATICA

Corpo rigido - Moto di un corpo rigido - Rotazioni rigide attorno ad un asse fisso in un sistema di riferimento inerziale - Momento di inerzia - Teorema di Huygens-Steiner - Lavoro ed energia cinetica nel moto rotatorio - Pendolo composto - Moto rototraslatorio - Moto di puro rotolamento - Leggi di conservazione nel moto di un corpo rigido - Statica.

TERMOMETRIA E CALORIMETRIA

Equilibrio termico - Principio zero - Concetto di temperatura - Misura della temperatura - Termometro a gas perfetto - Definizione calorimetrica di calore - Capacità termica - Calori specifici e calori latenti - Caloria - Calorimetro - Sorgenti di calore - Equivalente meccanico del calore

SISTEMI TERMODINAMICI

Sistemi e stati termodinamici - Punto di vista macroscopico - Equilibrio termodinamico - Sistemi PVT - Equazione di stato dei gas perfetti - Trasformazioni termodinamiche - Trasformazione quasistatica - Trasformazioni reversibili e irreversibili.

CALORE, LAVORO E PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

Lavoro in una trasformazione di un sistema PVT - Lavoro adiabatico - Energia interna - Definizione termodinamica del calore - Primo principio della termodinamica - Forma differenziale del primo principio della termodinamica - Energia interna di un gas ideale: esperimento di Joule - Calori specifici dei gas ideali: Relazione di Mayer - Politropiche dei gas perfetti

SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

Conversione di lavoro in calore e viceversa - Macchine termiche - Enunciato di Kelvin Planck del secondo principio della termodinamica - Macchine frigorifere - Enunciato di Clausius del secondo principio della termodinamica - Equivalenza dei due enunciati

REVERSIBILITA’ – TEMPERATURA ASSOLUTA

Reversibilità e irreversibilità - Ciclo di Carnot - Teorema di Carnot - Macchina di Carnot - Macchina di Stirling con e senza rigeneratore - Temperatura termodinamica assoluta.

ENTROPIA

Teorema di Clausius - Entropia - Entropia e reversibilità - Entropia e irreversibilità - Il principio di aumento dell’entropia - Calcoli di variazione di entropia - Entropia di un gas ideale - Entropia ed energia inutilizzabile.



Testi di riferimento

  1. Focardi, Massa, Uguzzoni, Villa – Fisica Generale. Meccanica e Termodinamica. Seconda Edizione. (CEA)
  2. Halliday, Resnick, Walker – Fondamenti di Fisica. Meccanica, Onde, Termodinamica. Settima Edizione. (CEA)
  3. Mazzoldi, Nigro, Voci – Elementi di Fisica Vol 1. Meccanica e Termodinamica. Seconda Edizione. (EdiSES)
  4. Falciglia – Problemi di Fisica I. Meccanica e Termodinamica. (EdiSES)

Altro materiale didattico

http://studium.unict.it/dokeos/2017/




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