Fisica Generale I 2019/2020

Grandezze fisiche, campioni di riferimento e unità di misura. Sistema Internazionale. Analisi dimensionale e conversione di unità di misura. Moto rettilineo con accelerazione costante: moto rettilineo uniforme, moto rettilineo uniformemente accelerato. Caduta dei gravi.

Operazioni sui vettori. Vettore posizione, vettore forza. Componenti di un vettore. Somma di due vettori. Differenza tra vettori. Moltiplicazione di uno scalare per un vettore. Versori. Rappresentazione del vettore in termini dei componenti. Prodotto scalare e prodotto vettoriale.

Moto piano con accelerazione costante: moto dei proiettili, moto circolare. Moto circolare uniforme, accelerazione normale e tangenziale, accelerazione centripeta. Moti relativi

Definizione di forza, primo secondo e terzo principio della dinamica. La reazione vincolare. La macchina di Atwood. Forza di attrito statica e dinamica. Tensione esercitata da una fune.

Cambiamento di sistema di riferimento. Velocità relativa e di trascinamento. Formule di Poisson. Accelerazione in diversi sistemi di riferimento: accelerazione relativa, di trascinamento e di Coriolis. Sistemi di riferimento non inerziali e forze fittizie.

Definizione di lavoro di una forza e di potenza. Energia cinetica e potenziale; relazione fra energia e lavoro. Teorema delle forze vive. Forze conservative e principio di conservazione dell’energia meccanica; definizione di funzione energia potenziale. Moto in presenza di forze resistive. Definizione di quantità di moto e sua conservazione per sistemi isolati. L’impulso di una forza

Equazione differenziale dell’oscillatore armonico e sue proprietà. Energia dell’oscillatore armonico. Oscillatore armonico forzato e smorzato. La risonanza. Il pendolo

Definizione di centro di massa e sistema di coordinate di centro di massa. Teoria degli urti. Caso perfettamente elastico e caso anelastico. Proprietà del centro di massa e suo moto. Prima equazione cardinale della meccanica. Sistemi a massa variabile.

Rotazione intorno ad una asse fisso, momento di una forza. Seconda equazione cardinale della meccanica. Momento angolare e sua conservazione.  Moto del sistema come combinazione del moto del centro di massa e moto relativo al centro di massa. Condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Rotazioni di un corpo rigido attorno a un asse fisso: momento d’inerzia. Assi principali di inerzia. Teorema di Huygens-Steiner. Moto di precessione e trattazione approssimativa del moto di un rotatore soggetto a gravità. Proprietà elastiche dei solidi, modulo di Young, coefficiente di Poisson.

La forza gravitazionale. Massa inerziale e gravitazionale. Legge di gravitazione universale. Campo e potenziale gravitazionale. Moto di un corpo soggetto alla forza gravitazionale. Leggi di Keplero. Conseguenze delle leggi di Keplero. Velocità di fuga

Descrizione dei fluidi. Forze di volume e di superficie. Equazioni della statica dei fluidi. Legge di Stevino. La pressione atmosferica. Equazione barometrica. Principio di Archimede. Le leggi della statica dei fluidi in presenza di forze conservative. Il teorema di Pascal. Statica in sistemi non inerziali. Viscosità e sforzi di taglio. Definizione di fluido perfetto. Moto stazionario. Tubo di flusso. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli. Tubo di Venturi. Liquidi reali. Regime turbolento. Portata. Legge di Stokes. Formula empirica di Newton. Numero di Reynolds.

Definizione di funzione d’onda. Onde longitudinali e trasversali. Propagazione in una corda: riflessione e trasmissione. Equazione delle onde. Onde sonore, velocità di propagazione in aria. Onde sferiche. Effetto Doppler. Principio di sovrapposizione. Onde sinusoidali. Interferenza delle onde. Onde stazionarie, modi normali. Frequenze di una corda vibrante. Modi di vibrazione in un cilindro. Battimenti. Onde non sinusoidali, analisi armonica, serie di Fourier.

Principio zero della termodinamica. Definizione di temperatura e scelta della scala termometrica. Scala Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Dilatazione termica. Parametri di stato. Calore ed energia interna. Definizione di equilibrio termodinamico. Legge di stato dei gas perfetti. Equivalente meccanico della caloria

Trasformazioni termodinamiche: reversibili, irreversibili, spontanee, quasi statiche, cicliche. Lavoro nelle trasformazioni termodinamiche. Grafici P-V. Primo principio della termodinamica. Calore specifico e capacità termica. Cambiamenti di fase, calore latente. Calori specifici a pressione e volume costante. Trasformazioni adiabatiche. I gas reali: equazione di Van der Waals. Cenni di teoria cinetica dei gas perfetti. Teorema di equipartizione dell’energia. Trasferimento del calore. Conduzione, convezione e irraggiamento. Legge di Stefan.  

Trasformazioni cicliche e definizione di rendimento o coefficiente di prestazione. Secondo principio della termodinamica: postulati di Kelvin-Planck e di Clausius e loro equivalenza. Teorema di Carnot e macchine reali. Teorema e diseguaglianza di Clausius. Definizione di entropia e sue proprietà. Teorema di Nernst