L’insegnamento di Fisica Sperimentale e Fisica Matematica 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 Statica e la Dinamica dei sistemi di punti di corpi rigidi, compresa la loro analisi cinematica, l'analisi dei vincoli e dei gradi di libertà, le equazioni cardinali, il Principio dei Lavori Virtuali e il Teorema dell'energia cinetica

(vi) fornire le basi di Meccanica dei Fluidi, compresi cenni di idrostatica (Principi di Pascal e Archimede) e idrodinamica (equazione di Bernoulli).

• 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 (DD1).
• 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 (DD1).
• Lo studente comprende i legami che sussistono tra le grandezze fisiche che descrivono un fenomeno naturale e sa rappresentarli mediante formalismo matematico (DD1,DD2).
• 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 (DD2)
• 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 (DD2).
• 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 (DD2,DD3).

Fisica Sperimentale

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

Fisica Matematica 

Cinematica. Gradi di libertà, coordinate libere. Sistemi solidali e corpo rigido. Configurazione, moto ed atto di moto. Condizione caratteristica dell’atto di moto rigido. Atto di moto rigido piano: velocità angolare, teorema di Eulero, centro di istantanea rotazione. Caratterizzazione cinematica dei vincoli sul corpo rigido piano. Cinematica dei sistemi di corpi rigidi piani.

Statica. Equazioni cardinali della statica. Centro di massa e baricentro. Statica del corpo rigido e dei sistemi di corpi rigidi: calcolo dell'equilibrio e delle reazioni vincolari. Caratterizzazione fisica dei vincoli non dissipativi; principio dei lavori virtuali; forze conservative e teorema di stazionarietà del potenziale.

Dinamica. Equazioni cardinali della dinamica. Momenti di inerzia. Quantità di moto, momento delle quantità di moto ed energia cinetica per il corpo rigido piano. Dinamica del corpo rigido e dei sistemi di corpi rigidi: calcolo del moto e delle reazioni vincolari.

Cenni di Meccanica dei Fluidi. Idrostatica. Fluidi ideali, densità e pressione. Principi di Pascal e di Archimede. Idrodinamica. Moto stazionario, equazione di Bernoulli.

• SDG9 - INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE

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 fra il primo e il secondo emisemestre, e cinque appelli nel corso dell'anno accademico (due nella sessione invernale, due nella sessione estiva, uno nella sessione autunnale). Gli studenti possono affrontare e superare le due parti dell'esame anche in appelli separati. 

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

L'esame è superato se lo studente supera le parti di Fisica Sperimentale e Fisica Matematica, anche in momenti diversi. Nei cinque 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.

Note del Docente