OBIETTIVI FORMATIVI

Fornire una conoscenza di base dei principi della fisica classica (meccanica, termodinamica). Studio dei fondamenti di cinematica e dinamica del punto materiale, dinamica dei sistemi di punti materiali, termodinamica. Applicazioni del metodo scientifico all’analisi e risoluzione di problemi di fisica.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso di Fisica Generale fornisce una base di conoscenze necessarie ad ogni ingegnere nel campo della meccanica e della termodinamica. Una grande frazione delle ore di lezione è dedicata alla risoluzione di esercizi e problemi sempre più complessi, intercalando lezioni teoriche, esempi ed esercitazioni in aula e online. Si parte da sistemi semplici e facilemnte schematizzabili, quali i punti materiali, per poi passare al comportamento meccanico di sistemi di punti materiali, corpi estesi e sistemi di corpi estesi. La seconda parte del corso si occupa del comportamento termodinamico di materiali solidi, liquidi e gassosi, e dei principi fondamentali del funzionamento di macchine termiche (motori) e frigorifere.

Questo corso mette in grado gli studenti di analizzare un problema fisico, scomporlo in parti semplici, applicare i principi fondamentali della fisica e calcolare i risultati richiesti.

PREREQUISITI

Sono necessarie conoscenze di base di algebra e geometria, trigonometria e algebra lineare (vettori). È utile avere familiarità con i concetti di derivate ed integrali. Esercitazioni suppletive all'inizio del corso sono previste per colmare eventuali lacune in questi argomenti.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni teoriche frontali oppure online per circa il 60% delle ore a disposizione. Esempi ed esercitazioni per il resto delle monte ore. Esercizi di auto-valutazione alla fine di ogni blocco di lezioni (circa ogni mese).

PROGRAMMA/CONTENUTO

1. Metodo sperimentale, grandezze fisiche fondamentali e derivate, analisi dimensionale e relative unità di misura. Sistemi di riferimento. 
2. Cinematica del punto materiale: vettori posizione, spostamento, velocità, accelerazione. Accelerazione radiale e tangenziale. Moto uniformemente accelerato, moto circolare, moto armonico. Moti relativi.
3. Sistemi di riferimento inerziali. Leggi di Newton: esempi di applicazione. Forze di contatto: attrito, forze ritardanti dipendenti dalla velocità.
4. Sistemi di riferimento non inerziali e forze apparenti.
5. Lavoro compiuto da una forza, energia cinetica, teorema lavoro-energia cinetica, potenza.
6. Forze conservative ed energia potenziale, conservazione dell’energia meccanica. Conservazione dell’energia totale in un sistema isolato.
7. Sistemi di punti materiali, centro di massa e suo moto; impulso e quantità di moto, conservazione della quantità di moto.
8. Momento di un vettore rispetto ad un punto; momento di una forza, momento della quantità di moto; relazione tra momento di una forza e momento angolare per un punto materiale e per un sistema di punti materiali.
9. Corpo rigido, rotazione attorno ad un asse fisso, lavoro ed energia cinetica rotazionale; momento d’inerzia, momento angolare e sua conservazione.
10. Moto dei pianeti, Leggi di Keplero e legge di Newton per la Gravitazione Universale
11. Cenni alle oscillazioni smorzate e forzate ed esempi di oscillatori armonici.
12. Cenni di fluidodinamica. Concetto di pressione.
13. Principio zero della termodinamica. Termometri e scale di temperatura.
14. Calore ed energia interna. Calore specifico. Calore latente e transizioni di fase. Lavoro di un gas.
15. Primo principio della termodinamica. Applicazioni del primo principio della termodinamica.
16. Trasformazioni adiabatiche quasi statiche di un gas perfetto.
17. Macchine termiche. Secondo principio della termodinamica. Ciclo di Carnot.
18. Pompe di calore e frigoriferi. Funzione di stato entropia. Esempi di calcolo di ΔS.
19. Entropia e secondo principio della termodinamica: ΔS nei processi naturali. Interpretazione statistica dell’entropia.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

La fisica non dipende dal libro di testo seguito. I seguenti libri possono essere utili per approfondire vari aspetti del corso:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fondamenti di Fisica, 7a ed., Casa Editrice Ambrosiana.

C. Mencuccini e V. Silvestrini, Fisica I e II, Liguori Editore.

S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, M. Villa, Fisica Generale, 2a ed., Casa Editrice Ambrosiana.

R.A. Serway, J.W. Jewett, Fisica per Scienze e Ingegneria Voll.1 e 2, 4a ed., EdiSES, Napoli.

G. Vannini - Gettys Fisica 1 – Meccanica, 4a ed., McGraw Hill Italia.

Giancoli, Fisica 1 e Fisica 2, 2a ed., Casa Editrice Ambrosiana, Milano.

R. Wolfson, Fisica 1 – Meccanica, Termodinamica e Onde