1001377 - FISICA I P - Z

L’obiettivo formativo del corso è fornire una conoscenza completa della Meccanica classica, secondo il seguente percorso formativo:

• Studio delle leggi fondamentali della meccanica classica relative alla cinematica, alle leggi di Newton ed ai principi di conservazione. 

• Studio della dinamica del corpo rigido, dei fenomeni oscillatori e della meccanica dei fluidi

• La risoluzione di problemi di fisica inerenti gli argomenti in programma​.

In particolare, il corso si propone:

• per quanto concerne la conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding), di far conoscere i fondamenti della Meccanica e della Termodinamica, comprendendone la loro descrizione matematica,

• per quanto concerne la capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding), di sviluppare e/o migliorare la capacità di riconoscere le principali leggi fisiche che descrivono un fenomeno meccanico o termodinamico e di applicare tali leggi per risolvere problemi di fisica mediante l'uso di tecniche analitiche e numeriche appropriate,

• per quanto concerne l'autonomia di giudizio (making judgments), di fornire gli strumenti per stimare l'ordine di grandezza delle variabili che descrivono un fenomeno meccanico o termodinamico e stimare il "livello di importanza" (ad es. principio di conservazione, legge universale, teorema, ecc.) di una legge fisica,

• per quanto concerne le abilità comunicative (communication skills), di sviluppare e/o migliorare le capacità di esporre concetti scientifici con proprietà di linguaggio,

• per quanto concerne le capacità di apprendimento (learning skills), di saper applicare tecniche e modelli teorico-matematici alla Fisica.

La modalità di insegnamento è generalmente quella più congeniale all'insegnamento di Fisica 1. In particolare, oltre alla lezione classica con utilizzo di lavagna, verranno utilizzate slides per approfondimenti su taluni specifici argomenti. Inoltre verranno utilizzati files multimediali (video e/o audio) per agevolare la comprensione di alcuni argomenti.   Verranno anche  considerate sessioni alla lavagna  (principalmente per risoluzione di esercizi sottoposti dal docente) in cui gli studenti verranno chiamati direttamente in causa per spiegare o illustrare esercizi o argomenti teorici. La modalità di verifica prevede prove di autovalutazione durante tutto il secondo semestre nonché di prove di esame con esercizi trasversali sugli argomenti del corso. Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA: A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof. A. Pagano.

Nozioni di algebra elementare e lineare (operazioni, risoluzione di equazioni di I e II grado, risoluzione di sistemi lineari di equazioni); nozioni di trigonometria (funzioni e formule trigonometriche); nozioni di calcolo vettoriale (somma, differenza, prodotti scalari e vettoriali); nozioni di analisi matematica (concetto di limite, derivata e integrale, studio di funzioni); 

Per la frequenza, si rimanda al regolamento del corso di studi.

Grandezze Fisiche
Le grandezze in fisica-Unità di misura e sistema internazionale-Dimensioni e calcolo dimensionale
Calcolo vettoriale
Sistemi di riferimento e sistema di coordinate; I vettori come entità geometriche; I vettori in fisica e loro utilizzo nello spazio fisico bidimensionale e tridimensionale; Grandezze vettoriali e grandezze scalari; I vettori nel piano e loro scomposizione per componenti; Versori; Somma tra vettori; Prodotto scalare e prodotto vettoriale tra vettori; Moltiplicazione di uno scalare per un vettore
Cinematica
Vettore spostamento, velocità istantanea e velocità media; Moto nello spazio fisico e moto rettilineo uniforme; Legge oraria del moto; Vettore accelerazione istantanea e media; Moto uniformemente accelerato e sua legge oraria; Moto armonico; Moto di caduta del grave; Combinazione di moti: il moto parabolico; Moto circolare uniforme; Accelerazione Centripeta
Dinamica
Il concetto di forza in fisica; leggi del moto e formulazione newtoniana della dinamica classica; La Forza come vettore: statica del punto materiale; Forza peso; Forza d’attrito; Lavoro svolto da una forza; Forze conservative; Forze elastiche e legge di Hooke; Il pendolo semplice; Energia cinetica e teorema dell’energia cinetica; Energia potenziale; Energia meccanica e principio di conservazione dell’energia meccanica; Il piano inclinato e la statica per un sistema meccanico in presenza ed in assenza di forze di attrito; Condizione di equilibrio meccanico; Sistema di punti materiali; centro di massa e coordinate del centro di massa; Quantità di moto e principio di conservazione della quantità di moto; Urti elastici e anelastici; Moto rotatorio e cinematica rotazionale; Energia cinetica di rotazione; Momento di inerzia; Momento angolare e momento di una forza; conservazione del momento angolare; Il corpo rigido e condizione di equilibrio meccanico; Moto rototraslatorio.
Dinamica dei fluidi ideali
Fluidi; Pressione e densità nei fluidi; Fluidostatica; Legge di Stevino; principio di Pascal; principio di Archimede; Applicazioni; Dinamica dei fluidi ideali; Linee di flusso e tubi di flusso; Portata volumica e conservazione della portata volumica; Fluidodinamica e derivazione dell’equazione di Bernoulli
Termodinamica
Sistemi termodinamici e sistemi in contatto termico; Equilibrio termodinamico; Temperature e calore; Principio zero della termodinamica; Dilatazione lineare e volumica: applicazioni; Capacità termica e calore specifico; Temperatura di equilibrio; Calore latente; Trasformazioni termodinamiche; Lavoro, calore ed energia interna; Primo principio della termodinamica; Lavoro e calore nelle trasformazioni termodinamiche; I gas perfetti; Trasformazioni isoterma e isobara; Calore specifico molare; Relazione di Mayer; Trasformazioni adiabatiche; Macchine termiche; Rendimento; 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; Calcoli di variazioni di entropia; Entropia del gas ideale; Energia inutilizzabile; Trasformazioni adiabatiche e entropia;  Entropia e calore.

Argomenti opzionali

Forza gravitazionale;
 Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali;  
Introduzione alle oscillazioni e analogia tra il pendolo semplice ed il sistema massa molla; 
Interpretazione statistica dell’entropia;

Il libro di testo è fondamentale per il consolidamento dell'apprendimento.

Si suggeriscono i seguenti testi:

1. P.Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci: “Elementi di Fisica” Meccanica e Termodinamica, II edizione, casa editrice EdiSES;

2. Halliday, Resnick, Krane, Fisica 1, Casa editrice Ambrosiana

3. R. Serwey, J. Jewett: Fisica per Scienze ed Ingegneria, Vol.I, V Edizione,casa editrice EdiSES.

L'esame consiste in una prova scritta e in una prova orale facoltativa.

La prova scritta, valutata in 30/30, propone esercizi e domande aperte sugli argomenti trattati durante il corso, il cui superamento determina un voto finale.

La prova orale si svolgerà su richiesta dello studente e consterà di una verifica su tutti i contenuti del corso.

NON sono previste PROVE di ESONERO. 

MODALITÀ' ESAME SCRITTO

La prova scritta si intende SUPERATA se lo studente conseguirà una votazione maggiore o uguale a 18/30. Chi supera l'esame scritto ha facoltà di richiedere la prova orale per dimostrare una più approfondita conoscenza del corso.

Per la prova scritta sono fissati 2 appelli nel I periodo di sessione di esami, 2 appelli nel II periodo di sessione di esami e 2 appelli nel III periodo di sessione di esami.

Sono inoltre fissati 2 appelli riservati a studenti fuori corso e ritardatari (comma 5 e 5 bis del regolamento didattico d’ateneo) durante la sospensione della attività didattica, generalmente nel periodo aprile/maggio oppure novembre/dicembre. 

Non sono previsti ulteriori appelli oltre quelli approvati dalla segreteria didattica.

MODALITA' ESAME ORALE

In caso di superamento della prova scritta, lo studente potrà facoltativamente svolgere la prova orale ENTRO e NON OLTRE la fine dell'appello d’esami in cui ha sostenuto lo scritto, dopodichè l'esame scritto sarà ANNULLATO. 

In caso di esito negativo nella prova orale, i richiedenti DOVRANNO ripetere l'esame scritto.

Le date dell'esame orale per ciascuna SESSIONE (I, II, III o STRAORDINARIA) saranno comunicate a inizio sessione per ciascuna sessione mediante avviso sulla piattaforma Studium/teams nonchè comunicate all'atto dell'esame scritto.

Le domande e gli esercizi proposti agli esami si riferiscono esclusivamente ai contenuti proposti durante le lezioni​.

Ex.

1. Si discuta dei sistemi di riferimento inerziali e non, presentando alcuni esempi reali.

2. Si dimostri il teorema di Bernoulli.

3. Discutere dei principi di conservazione dell'energia meccanica, della quantità di moto e del momento angolare;

4. Trattare i principi della termodinamica con le dovute applicazioni; 

5. Enunciare ed applicare il secondo principio della termodinamica; 

6. Ricavare l'equazione di Bernoulli per un fluido ideale;

7. Descrivere il moto del pendolo semplice, del sistema massa molla e di un corpo rigido.