PROGRAMMA DI FISICA I

Corso di Laurea in Ingegneria Civile

Prof. L. MISTURA

A.A. 1997/98

Grandezze fisiche: definizione, sistemi coerenti di unità di misura grandezze fondamentali e derivate. Sistema Internazionale. Campioni delle grandezze fondamentali. Equazioni dimensionali.

Cinematica

Punto materiale: vettore posizione, vettore spostamento, traiettoria. Sistemi di riferimento e orologi. Equazioni parametriche del moto. Moto su traiettoria assegnata: ascissa curvilinea, velocità scalare. Velocità (vettoriale). Accelerazione: accelerazione tangenziale e normale, piano osculatore, raggio di curvatura. Esempi: moto rettilineo, moto circolare, moto armonico,moto centrale e velocità areolare. Corpi rigidi: moto traslatorio, teorema di Eulero (dimostrazione nel caso dei moti rigidi piani). Velocità angolare, derivata di un vettore di modulo costante che ruota attorno a un asse fisso, formule di Poisson. Moti relativi: composizione delle velocità, espressione della velocità di trascinamento, composizione delle accelerazioni, espressione dell'accelerazione di Coriolis e dell'accelerazione di trascinamento.

Dinamica del punto materiale

Legge d'inerzia: sistema di riferimento e orologi inerziali. Trasformazioni di Galileo. Secondo principio della dinamica F = ma: forza e massa inerziale. Le forze fondamentali: gravitazionale, elettrica e nucleare. La legge di gravitazione universale. Esperienza di Cavendish. Moto dei Pianeti. Esempi: moto dei gravi, moto in un mezzo resistente, forze elastiche, attrito, reazioni vincolari pendolo semplice, oscillazioni smorzate e forzate, risonanza. La legge di Newton in sistemi non inerziali: forze apparenti, forze di trascinamento e di Coriolis. Espressione delle forze centrifughe, Applicazione a un riferimento solidale alla terra: pendolo di Foucault. Momento di un vettore rispetto a un punto, equazione del momento della quantità di moto: moti centrali.

Teorema del lavoro e dell'energia cinetica, calcolo del lavoro compiuto da una forza, potenza. Forze conservative: definizione dell'energia potenziale, conservazione dell'energia. Esempi: peso, forze centrali, forze elastiche. Conservazione dell'energia e moto di un punto con un solo grado di libertà, esempio del pendolo semplice. Energia potenziale e classificazione delle posizioni d'equilibrio: stabile, instabile, indifferente.

Dinamica dei sistemi di punti materiali

Forze esterne e interne. Principio di azione e reazione. I^ Eq. cardinale: quantità di moto di un sistema, definizione del centro di massa e la proprietà di additività, teorema della quantità di moto o del centro di massa, principio della conservazione della quantità di moto. II^ Eq. cardinale: momento della quantità di moto. Principio di conservazione del momento della quantità di moto. Momento risultante delle forze peso. Momento di una coppia. Teorema del lavoro e dell'energia cinetica. Energia cinetica e moto del centro di massa (Teorema di König). Processi d'urto: urto normale e centrale.

Dinamica dei corpi rigidi

Moto di un corpo con asse fisso: momento assiale della quantità di moto, momento d'inerzia, teorema di Huyghens. Energia cinetica. Esempi: cilindro che rotola su piano inclinato, pendolo composto, macchina di Atwood. Calcolo di alcuni momenti di inerzia.

Meccanica dei corpi deformabili

Deformazioni elastiche e plastiche. Deformazioni semplici. Forze applicate e sforzi. Legge di Hooke. Compressione di volume, compressibilità K. Deformazione lungo un asse, modulo di Young E. Deformazione di scorrimento, modulo di rigidità G. Cenni sull'origine molecolare delle proprietà elastiche dei solidi.

Meccanica dei fluidi

Definizione della pressione in un punto di un fluido. Equazioni della statica dei fluidi. Legge di Stevino e di Archimede. Esperienza di Torricelli, Equazione di continuità. Equazione di Eulero per i fluidi ideali.

Onde in mezzi elastici

Descrizione cinematica delle onde. Equazione delle onde. Onde longitudinali e trasversali. Onde piane sinusoidali: lunghezza d'onda, frequenza e velocità di propagazione. Teorema di Fourier e analisi spettrale (cenni). Derivazione dinamica dell'equazione delle onde: corda vibrante, onde nei fluidi e onde longitudinali in un'asta sottile. Intensità. Interferenza: onde sinusoidali piane propagantesi nello stesso verso, battimenti, onde stazionarie. Sorgenti unidimensionali, . Effetto Doppler.

Proprietà termiche della materia

Equilibrio termico: definizione della temperatura. Principio zero della termodinamica. Diagramma di stato. Espansione termica di solidi, liquidi e gas. Gas perfetti, gas reali (Equazione di van der Waals). Teoria cinetica dei gas: Calcolo della pressione. Interpretazione cinetica della temperatura.

Primo principio della termodinamica

Parametri di stato, trasformazioni. Lavoro in una trasformazione. Trasformazioni reversibili. I° Principio della termodinamica: energia interna. Definizione delle quantità di calore. Entalpia. Calore specifico. Adiabatiche del gas perfetto. Teoria cinetica dei gas: equipartizione dell'energia. Calore specifico dei gas.

Secondo principio della termodinamica

Motori termici. Enunciati del II° Principio. Teorema di Carnot. Temperatura termodinamica. Definizione dell'entropia. Disuguaglianza di Clausius. Entropia dei gas perfetti. Entropia nei cambiamenti di stato. Equazione di Clausius-Claperyon.


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