PRESENTAZIONE

Il corso si svolge al primo e al secondo semestre del primo anno del corso di laurea in Scienza dei Materiali. Il corso fornisce dapprima una introduzione al metodo sperimentale e ai sistemi di unità di misura ed un richiamo dei principali strumenti matematici necessari. Quindi si affrontano la cinematica e la dinamica classica del punto materiale, la dinamica dei sistemi di punti materiali e dei corpi rigidi, la meccanica dei fluidi, la termodinamica e una introduzione alle onde meccaniche

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso tratta argomenti di base della fisica classica: meccanica del punto e dei sistemi, meccanica dei fluidi, termodinamica, onde meccaniche.

Alla fine del corso gli studenti dovranno:
a) conoscere le leggi fondamentali relative agli argomenti trattati nel corso;
b) applicare le conoscenze di cui sopra alla risoluzione di problemi fisici che richiedono l’utilizzo di metodi matematici posseduti dagli studenti del primo anno.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso mira a fornire agli studenti gli strumenti per affrontare la descrizione di fenomeni della meccanica classica e della termodinamica e per la risoluzione di esercizi e problemi con particolare attenzione a temi di interesse pratico ed applicativo. In particolare si mira a formare gli studenti al metodo scientifico alla base della fisica classica caratterizzando opportunamente le osservabili e le quantità in gioco e le leggi che ne governano l'evoluzione. Gli studenti saranno in grado di afforntare e risolvere problemi di meccanica e termodinamica di complessità crescente, utilizzando le nozioni di matematica che imparano durante l'anno.

PREREQUISITI

Trattandosi di un corso del primo anno, non sono previsti prerequisiti specifici, se non le conoscenze maturate durante le scuole secondarie superiori. I corsi introduttvi sulla matematica di base offerti agli studenti con obblighi formativi aggiuntivi aiutano tutti gli studenti ad avere un livello omogeneo di conoscenze di base per affrontare lo studio della disciplina della fisica classica.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali. Esercitazioni. Il materiale utilizzato durante le lezioni viene fornito agli studenti tramite Aulaweb ed anche in forma cartacea, una copia per studente. Agli studenti vengono anche forniti numerosi esercizi e problemi, inclusi esempi di esami di anni passati.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma e’ articolato in due moduli di 6 CFU
 

Modulo I. Meccanica del punto materiale e dei sistemi

·         Introduzione

·         Grandezze fisiche. Sistemi di unità di misura. Errori di misura e cifre significative

·         Cinematica e dinamica del punto materiale

·         Sistemi di riferimento. Traiettoria. Equazioni parametriche del moto. Punto materiale in moto lungo una traiettoria rettilinea. Velocità, accelerazione.

·         Punto materiale in moto nello spazio. Elementi di calcolo vettoriale. Vettori posizione, spostamento, velocità, accelerazione. Moto dei proiettili. Moto circolare uniforme e non uniforme. Accelerazione centripeta e tangenziale. Vettore velocità angolare.

·         Trasformazione delle grandezze cinematiche tra sistemi di riferimento in moto relativo traslatorio.

·         Dinamica del punto materiale

·         Principio di relativita'. Definizione operativa della forza e della massa. Sistemi di riferimento inerziali. Le leggi di Newton. Leggi di alcune forze: forza peso; forza di attrito statico, dinamico, volvente; forze viscose; forze elastiche, oscillatore armonico. Cenni alle leggi di Newton nei sistemi di riferimento non inerziali. Lavoro. Potenza.Teorema del lavoro e dell’energia cinetica. Forze conservative, energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica.

·        Sistemi di punti materiali

·        Centro di massa di un sistema di punti materiali. Equazione del moto del centro di massa. Quantita’ di moto. Prima equazione cardinale. Conservazione della quantita' di moto. Processi d'urto. Corpi rigidi in rotazione intorno ad una asse fisso. Momento di inerzia. Momento di una forza.. Energia cinetica rotazionale. Seconda equazione cardinale. Moto rototraslatorio. Momento angolare. Conservazione del momento angolare. Equilibrio dei corpi rigidi.

Modulo II. Meccanica dei fluidi, termodinamica, onde meccaniche

·        Meccanica dei fluidi

·        Pressione. Densita’. Legge di Stevino. Legge di Pascal. Principio di Archimede. Tensione superficiale, cenni. Equazione di Bernoulli. Viscosita’. Legge di Poiseuille.

·        Termodinamica

·        Sistemi termodinamici. Temperatura: definizione operativa, scale termometriche. Calore:, definizione operativa, calori specifici, calori latenti. Trasmissione del calore. Equazione di stato dei gas perfetti e dei gas reali. Lavoro nelle trasformazioni termodinamiche con variazione di volume. Energia interna. Primo principio della termodinamica. Calori specifici e molari dei gas.. Equipartizione dell’energia. Secondo principio della termodinamica. Macchine termiche. Macchine frigorifere.  Entropia e secondo principio. Temperatura termodinamica assoluta.

·        Onde meccaniche

·        Caratteristiche del moto ondulatorio. Onde longitudinali e trasversali. Velocita’ delle onde. Energia trasportata e intensita’ delle onde. Rappresentazione matematica delle onde unidimensionali. Principio di sovrapposizione. Onde sonore. Intensita’ sonora. Interferenza spaziale e temporale delle onde sonore. Effetto Doppler.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

A: Santroni, Appunti di Fisica Generale per il Corso di Laurea In Scienza dei Materiali.

C. Giancoli, Fisica 1, Casa Editrice Ambrosiana

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

SILVANO TOSI (Presidente)

DANIELE MARRE'

NICODEMO MAGNOLI (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Il calendario delle lezioni è pubblicato sul Manifesto degli Studi a.a. 2020/21

https://servizionline.unige.it/unige/stampa_manifesto/MF/2020/8765.html

Orari delle lezioni

FISICA GENERALE (1° E 2° MODULO)

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame comporta una parte scritta e una parte orale.
L'esame orale viene sempre condotto dai docenti responsabili eventualmente coadiuvati da un altro esperto della materia (di solito un docente di ruolo) ed ha una durata che varia tra circa 20 e circa 40 minuti. E’ articolato su un numero prefissato di domande che vertono sul programma d’esame e consente alla commissione di giudicare, oltre che la preparazione, il grado di raggiungimento degli obiettivi di comunicazione, autonomia ecc. La prova scritta è in genere organizzata su più domande/ problemi sul programma di esame con difficoltà graduate che permetta al docente di effettuare nientemeno che un accertamento del grado di raggiungimento degli obiettivi formativi. Con tali modalità, la commissione è in grado di verificare con elevata accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Quando questi obiettivi non siano stati raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente titolare. Nel caso dell'esame scritto, i membri della commissione di esame stabiliscono i criteri per attribuire punteggi parziali alle varie risposte, graduando i punteggi secondo la difficoltà dei problemi. In base a tali criteri è precipuamente possibile associare in modo preciso il punteggio totale acquisito al raggiungimento dei risultati di apprendimento. Il voto conclusivo si ottiene dalla media ponderata di scritto e orale. La Commissione decide preventivamente e uniformemente per tutte le sessioni di esame, quale peso relativo dare alle due prove.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Esercitazioni senza voto durante l'anno, con problemi della stessa tipologia di quelli presentati agli esami, che rappresentino una sorta di simulazione dell'esame scritto che consente agli studenti di autovalutare il livello di preparazione raggiunto. Prove parziali alla fine di entrambi i semestri