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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2017/2018
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 082745 - FISICA
Docente Folegati Paola
Cfu 12.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - CO (360) INGEGNERIA INFORMATICAIOLAZZZZ082745 - FISICA
087493 - INTEGRAZIONE DI FISICA
IORAZZZZ082745 - FISICA

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi

Introdurre il metodo sperimentale ed insegnare come descrivere in modo quantitativo i fenomeni naturali. Formulare le leggi fondamentali della meccanica e della termodinamica in forma matematica illustrando la fenomenologia fisica ad esse connessa e presentando varie applicazioni concrete.

Prerequisiti

La conoscenza delle nozioni basilari di trigonometria, algebra ed analisi matematica costituiscono una fondamentale premessa per la comprensione degli argomenti trattati nel corso.

Programma

1. Concetti preliminari

  • Grandezze fisiche e loro misurazione.
  • Dimensione delle grandezze, Sistema Internazionale.
  • Algebra vettoriale.

2. Cinematica del punto materiale

  • Coordinate e sistemi di riferimento. Posizione. Velocita`. Accelerazione.
  • Esempi di moto del punto materiale.
  • Velocita` angolare. Moto piano in coordinate polari.

3. Principi delle dinamica del punto materiale e forze

  • Sistemi di riferimento inerziali. Principi di Newton. Definizione di massa e forza. Misurazione dinamica di massa e forza. Principio di sovrapposizione degli effetti.
  • Esempi di forze nei sistemi di riferimento inerziali e studio del movimento. (peso, tensone delle funi ideali, reazioni vincolari di superfici liscie, attrito, forza elastica). Oscillatore armonico.
  • Problema generale della dinamica e soluzione con condizioni iniziali.
  • Quantita` di moto. Momento di una forza e momento angolare.

4. Lavoro ed energia

  • Lavoro e potenza di una forza.
  • Energia cinetica e teorema delle forze vive.
  • Forze conservative e non conservative. Energia potenziale.
  • Conservazione dell'energia meccanica.
  • Esempi ed applicazioni.

5. Cinematica e dinamica nei sistemi di riferimento non inerziali

  • Legge di trasformazione delle velocita` e delle accelerazioni.
  • Dinamica nei sistemi di riferimento non inerziali, forze apparenti.

6. Interazioni elementari fra masse e cariche elettriche

  • Proprieta` dei campi di forze centrali (forza gravitazionale e forza elettrostatica).
  • Potenziale.
  • Linee di forza, superfici equipotenziali, gradiente.
  • Moto di un punto materiale in un campo di forze centrali (moto dei pianeti e leggi di Keplero, modello classico dell'atomo di idrogeno).
  • Forza di Lorentz (moto di una carica puntiforme in un campo magnetico).

7. Dinamica dei sistemi di punti materiali

  • Sistemi di particelle, forze interne ed esterne.
  • Prima equazione cardinale della dinamica dei sistemi, conservazione della quantita` di moto.
  • Centro di massa e teorema del moto del centro di massa.
  • Energia cinetica di un sistema, teorema di Koenig per l'energia cinetica.
  • Teorema dell'energia cinetica e conservazione dell'energia per i sistemi di particelle.
  • Seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi, teorema di Koenig per il momento angolare. Conservazione del momento angolare.
  • Impulso di una forza e teorema dell'impulso.
  • Fenomeni d'urto.

8. Elementi di dinamica del corpo rigido

  • Equazioni cardinali della dinamica del corpo rigido.
  • Momento di inerzia.
  • Moto traslatorio, moto di rotazione di un corpo rigido attorno a un asse fisso, rotolamento.

9. Meccanica dei fluidi

  • Densita` e pressione.
  • Equazione della statica dei fluidi perfetti. Legge di Stevino, principio di Archimede.
  • Flusso, equazione di continuita`, legge di Bernoulli.
  • Viscosita`.

10. Sistemi termodinamici

  • Sistemi e grandezze termodinamiche, variabili di stato.
  • Equilibrio termico, principio zero della termodinamica.
  • Definizione di temperatura, termometro a gas ideale.
  • Equazioni di stato del gas ideale.
  • Gas reali: equazione di Van der Waals.

11. Primo principio della termodinamica

  • Trasformazioni termodinamiche.
  • Calore e lavoro termodinamico, calori specifici, calori latenti.
  • Basi sperimentali ed enunciato del primo principio, energia interna.
  • Calori specifici ed energia interna dei gas ideali, relazione di Mayer.
  • Trasformazioni adiabatiche e politropiche dei gas ideali.
  • Energia interna di un gas di Van der Waals.
  • Interpretazione microscopica del primo principio.

12. Secondo principio della termodinamica

  • Basi sperimentali, trasformzioni reversibili ed irreversibili.
  • Macchine termiche: motori e frigoriferi.
  • Enunciati di Kelvin e di Clausius e loro equivalenza.
  • Macchina di Carnot, teorema di Carnot e sua equivalenza agli enunciati di Kelvin e di Clausius.
  • Temperatura termodinamica.
  • Disuguaglianza di Clausius.
  • Entropia, principio di accrescimento dell'entropia, reversibilita` ed irreversibilita`.
  • Entropia di alcuni sistemi termodinamici ed applicazioni alle macchine termiche.

13. Teoria cinetica dei gas

  • Modello di gas ideale.
  • Interpretazione cinetica della pressione e della temperatura del gas ideale.
  • Distribuzione maxwelliana delle velocita`.
  • Interpretazione microscopica dell'energia interna dei gas mono- e poliatomici.
  • Legge di equipartizione dell'energia; calori specifici.
  • Descrizione microscopica di un gas di Van der Waals.

 


Note Sulla Modalità di valutazione

La verifica dell'apprendimento sara` effettuata mediante due prove in itinere in forma scritta in corrispondenza delle date stabilite dalla facolta`. Sara` inoltre possibile sostenere un esame scritto: sono previsti tre appelli in corrispondenza delle sessioni stabilite dalla facolta`. Il docente si riserva la possibilita` di effettuare un eventuale colloquio individuale per definire l'esito dell'esame.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaG. Tonzig, Fondamenti di meccanica, Editore: Maggioli
Risorsa bibliografica obbligatoriaG. Tonzig, La fisica del calore, Editore: Maggioli
Risorsa bibliografica obbligatoriaW. E. Gettys, F.J. Keller, M.J. Skove, Fisica 1 - Meccanica - Termodinamica, Editore: McGraw-Hill, ISBN: 978-88-3866-385-7
Note:

In alternativa alle altre bibliografie obbligatorie.

Risorsa bibliografica facoltativaE. Fermi, Termodinamica, Editore: Bollati Boringhieri, Anno edizione: 1972, ISBN: 978-88-339-5182-9
Note:

In alternativa alle bibliografie obbligatorie per i punti 10, 11, 12 e 13 del programma.


Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
72.0
esercitazione
50.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
19/09/2020