L’insegnamento di Fisica Sperimentale A e Meccanica Razionale ha lo scopo di:

(i) introdurre lo studente allo studio ed all’applicazione del metodo sperimentale, che costituisce un fondamentale strumento di indagine non solo in Fisica, ma in ogni disciplina scientifica;

(ii) insegnare gli elementi fondamentali della Meccanica, mostrando l’universalità delle leggi della Fisica e la loro applicazione nell’interpretazione dei fenomeni naturali;

(iii) insegnare allo studente come esprimere in forma quantitativa, trattabile con adeguato formalismo matematico, le evidenze sperimentali di un fenomeno fisico.

(iv) introdurre lo studente allo studio ed all’applicazione della modellizzazione razionale, che costituisce un fondamentale strumento di indagine non solo in Meccanica, ma in ogni disciplina scientifica;

(v) insegnare gli elementi fondamentali della Meccanica Razionale, fornendo gli strumenti per l'analisi cinematica dei sistemi complessi, l'analisi dei vincoli e dei gradi di libertà, le equazioni della Statica e della Dinamica dei sistemi di punti e corpi rigidi.

• Lo studente conosce le principali grandezze fisiche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari nell'ambito della Meccanica, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale.
• Lo studente conosce i principi fisici alla base dei fenomeni menzionati e mostra di aver compreso a fondo le leggi sperimentali che li descrivono ed i limiti di tali descrizioni.
• Lo studente comprende i legami che sussistono tra le grandezze fisiche che descrivono un fenomeno naturale e sa rappresentarli mediante formalismo matematico.
• Lo studente è in grado di effettuare l'analisi cinematica di sistemi liberi e vincolati, composti da punti e corpi rigidi; riconosce il numero dei gradi di libertà e le coordinate libere
• Lo studente è in grado di calcolare le principali grandezze meccaniche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari nell'ambito della Meccanica Razionale, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale.
• Lo studente conosce le equazioni che regolano l'equilibrio e il moto dei sistemi menzionati e mostra di aver compreso a fondo le leggi sperimentali che li descrivono ed i limiti di tali descrizioni.

Fisica Sperimentale A

Introduzione. Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Elementi di calcolo vettoriale.

Cinematica. Sistemi di riferimento. Posizione, velocità e accelerazione. Esempi di moti. Cinematica in sistemi di riferimento relativi.

Dinamica e statica del punto materiale. Principi della dinamica. Applicazioni: forza peso, forze elastiche, forze di attrito. Moto del pendolo, moto di un corpo vincolato a una molla. Teorema dell'impulso. Dinamica in sistemi di riferimento relativi.

Lavoro ed energia. Lavoro e potenza. Teorema dell'Energia cinetica. Forze conservative e Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica

Dinamica dei sistemi. Forze interne e forze esterne. Prima equazione cardinale della dinamica. Teorema dell'impulso. Sistema di riferimento del centro di massa. Moto di sistemi di particelle. Teorema di Koenig. Energia di un sistema di corpi

Quantità di moto e urti. Conservazione della quantità di moto. Urti elastici e anelastici

Meccanica Razionale 

Cinematica. Cinematica del corpo rigido: gradi di libertà, coordinate libere. Atto di moto rigido piano: velocità angolare, teorema di Eulero, centro di istantanea rotazione. Cinematica dei sistemi di corpi rigidi. Vincoli cinematici e loro principali proprietà.

Geometria delle masse. Sistemi di vettori applicati al corpo rigido e loro riduzione. Centro di massa e baricentro. Momenti di inerzia.

Statica. Equazioni cardinali della statica. Statica del corpo rigido e dei sistemi di corpi rigidi: calcolo dell'equilibrio e delle reazioni vincolari, problemi diretti e inversi. Vincoli non dissipativi: principio dei lavori virtuali; forze conservative e teorema della stazionarietà del potenziale.

Dinamica. Equazioni cardinali della dinamica. Calcolo della quantità di moto, del momento delle quantità di moto e dell'energia cinetica per il corpo rigido piano. Dinamica del corpo rigido e dei sistemi di corpi rigidi: calcolo del moto e delle reazioni vincolari, problemi diretti e inversi. Stabilità dell'equilibrio e moto nell'intorno di configurazioni stabili.

L'insegnamento fa uso del formalismo matematico sviluppato nel corso delle Scuole Medie Superiori e che gli studenti hanno avuto modo di completare nei precorsi e nei MOOC di Matematica e Fisica offerti dal Politecnico di Milano. 

Durante lo svolgimento del corso verranno utilizzati i concetti introdotti nel primo corso di Analisi e Geometria, approfondendone/illustrandone l'interpretazione nell'ambito della Fisica e della Meccanica.

Per la verifica dell'apprendimento da parte dello studente è prevista una prova in itinere di Fisica Sperimentale A fra il primo e il secondo emisemestre, una prova in itinerere di Meccanica Razionale alla fine del secondo emisemestre,  e quattro appelli nel corso dell'anno accademico (uno nella sessione invernale, due nella sessione estiva, uno nella sessione autunnale). Gli studenti che non abbiamo sostenuto o non abbiano superato la prima prova in itinere (Fisica Sperimentale A) sono comunque ammessi a sostenere la seconda prova in itinere (Meccanica Razionale). Essi dovranno in ogni caso recuperare la prima parte in uno degli appelli successivi.

Negli appelli lo studente avra a disposizione 90 minuti per risolvere la parte di Fisica Sperimentale A e 90 minuti per risolvere la parte di Meccanica Razionale.

L'esame è superato se lo studente supera le parti di Fisica Sperimentale A e Meccanica Razionale, anche in momenti diversi. Nei quattro appelli è consentito sostenere solo una o entrambe le parti dell'esame.

Al termine dell'anno accademico in corso le prove parziali eventualmente superate dallo studente verranno annullate.

I docenti si riservano la possibilita di integrare il voto delle prove scritte con una prova orale.

(Codice EAN)

Note del Docente