CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA EDILE

FISICA I - A.A. 1997/98

prof. T. Papa

Grandezze fisiche - Sistemi di unitł di misura - Equazioni dimensionali - Calcolo vettoriale.

CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE

Schematizzazioni:punto materiale e sistemi di riferimento- Rappresentazioni del moto:

a) Equazioni del moto (parametriche). Traiettoria e moti componenti; b) Legge oraria su traiettoria nota - Legge oraria, spostamento, velocitł ed accelerazione nei moti rettilinei (uniforme, uniformemente accelerato, armonico, vario) - Analisi del moto rettilineo data lÕaccelerazione: condizioni iniziali; caso del moto verticale dei gravi - Vettori posizione, spostamento, velocitł e accelerazione(descrizione in coordinate cartesiane e polari) -Vettori spostamento, velocitł e accelerazione (tangenziale e normale) su traiettoria piana. Cinematica del moto circolare uniforme ed uniformemente accelerato - Moti circolari: ascissa angolare, velocitł angolare ed accelerazione angolare. Riferimenti in moto relativo: composizione degli spostamenti, delle velocitł e delle accelerazioni - Velocitł relativa - Trasformazioni galileiane.

DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE

Principi della dinamica newtoniana: il 1¡ Principio ed i riferimenti inerziali; il 2¡ Principio ed i concetti di forza (reale) e massa inerziale; il 3¡ Principio (azione e reazione) - Analisi di forze notevoli (a distanza e di contatto): forze gravitazionali e forza peso; reazioni vincolari e forze dÕattrito; forze elastiche - Il 2¡ Principio ed il Problema generale del moto: equazioni differenziali e condizioni iniziali - Applicazioni del 2¡ Principio ad un punto soggetto a forze notevoli: moto dei gravi, senza e con resistenza passiva (velocitł limite); moti oscillatori liberi e smorzati (oscillazioni forzate e risonanza); pendolo semplice - Momento di una forza e della quantitł di moto - Teorema del momento angolare - Teoremi di conservazione - Moti centrali - Moti circolari - Dinamica nei riferimenti non inerziali e forze apparenti. Lavoro e potenza - Calcolo del lavoro di forze notevoli - Teorema dellÕenergia cinetica- Forze conservative ed energia potenziale - Conservazione dellÕenergia meccanica - Energia meccanica dellÕoscillatore armonico - Forze non conservative e variazione dellÕenergia meccanica - Equilibrio ed energia potenziale - Legge di gravitazione universale - Forza gravitazionale sulla Terra e teorema degli involucri sferici (cenni) - Esperienza di Cavendish - Massa inerziale e massa gravitazionale - Energia potenziale del campo gravitazionale - Moto dei pianeti e dei satelliti ( Leggi di Keplero)

MECCANICA DEI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI

Sistemi discreti e continui - Forze interne ed esterne - I Equazione cardinale - Centro di massa - Quantitł di moto - Determinazione del centro di massa in sistemi semplici - Moto del centro di massa - Principio di conservazione della quantitł di moto. - II Equazione cardinale (polo fisso e mobile) - Momenti assiali di una forza e della quantitł di moto - Momento dÕinerzia - Principio di conservazione del momento angolare - Teorema dellÕenergia cinetica - Energia cinetica e moto del centro di massa (teorema di KÜnig) - Energia potenziale e conservazione dellÕenergia meccanica - Statica dei sistemi di punti - Considerazioni generali relative all'urto tra particelle - Urto elastico (centrale e non) tra particelle sferiche - Urto di una sfera contro una parete rigida di massa infinita - Urti anelastici - Urti di sistemi materiali.

MECCANICA DEI SISTEMI RIGIDI

Cinematica del corpo rigido: espressione della velocitł istantanea di un punto generico - Dinamica del corpo rigido - Dinamica del corpo rigido nel moto rotatorio intorno ad un asse fisso e nel moto rigido piano - Momenti di inerzia e teorema degli assi paralleli (Huyghens-Steiner) - Rotolamento senza e con strisciamento - Teorema dell' energia cinetica - Statica del corpo rigido - Sistemi equivalenti di forze - Baricentro.

MECCANICA DEI SISTEMI CONTINUI DEFORMABILI

a) ELASTICITA

Deformazioni elastiche e plastiche nei solidi - Legge di Hooke e principio di sovrapposizione - Sollecitazioni di volume e di superficie - Sforzi, deformazioni e moduli elastici: il caso della trazione (modulo di Young e coefficiente di Poisson) - Deformazioni di volume e di scorrimento - Modulo di compressibilitł - Modulo di scorrimento - Relazioni fra i moduli elastici (cenni)

b) STATICA DEI FLUIDI

Pressione in un fluido - Equazioni della statica - Caso dei fluidi pesanti e legge di Stevino - Forze di pressione sulle pareti - Superfici isobariche ed equipotenziali - Superfici di separazione di fluidi non miscibili - Principio di Pascal - Legge di Archimede e centro di spinta - Pressione atmosferica ed esperienza di Torricelli - Dipendenza della pressione atmosferica dalla quota - Misure di pressioni (cenni)

c) ONDE IN MEZZI ELASTICI

Concetto di propagazione per onde - Classificazione delle onde - Onde longitudinali e trasversali - Fronti dÕonda o superfici dÕonda - Onde piane e sinusoidali - Espressione analitica delle onde piane - Equazione differenziale delle onde piane - Principio di sovrapposizione e teorema di Fourier (cenni) - Deformazioni e sforzi indotti dalla propagazione di un' onda piana longitudinale -Velocitł di propagazione delle onde - Densitł di energia ed intensitł delle onde - Interferenza - Esempi di interferenza di onde piane che si propagano nella stessa direzione :a) onde con lo stesso verso; b) battimenti; c) onde stazionarie - Effetto Doppler.

TERMODINAMICA

Sistemi e variabili di stato - Concetto di temperatura - Equilibrio termodinamico - Equazioni di stato - Definizione di temperatura - Scala assoluta - Termometro a gas - Lavoro in sistemi termodinamici - Trasformazioni reversibili ed irreversibili - Coefficienti di compressibilitł e di espansione.

I principio della termodinamica - Calore - Esperienza di Joule: equivalente meccanico della caloria - Energia interna -Calori molari principali - Entalpia .

Trasmissione del calore: conduzione e legge di Fourier, convezione ed irraggiamento.

Gas perfetti (G.P.) - 2¡ esperienza di Joule ed energia interna dei G.P. - I Principio per i G.P - Espressione del calore, lavoro e variazione di energia interna nelle trasformazioni dei G.P. - Trasformazioni politropiche dei G.P. e relativi calori specifici - Equazioni delle adiabatiche reversibili dei G.P.

Teoria cinetica e modello dei G.P. - Calcolo della pressione nella teoria cinetica dei G.P. - Velocitł quadratica media - Interpretazione cinetica della temperatura - Cenni sulla distribuzione della velocitł di Maxwell: significato ed andamento - Interpretazione cinetica deÕilÕenergia interna nei G.P. - Teorema di equipartizione dellÕenergia (enunciato) e calori specifici nei G.P. - Comportamento non classico del calore specifico nei gas biatomici - Calori atomici nei solidi cristallini (legge di Dulong-Petit) e teorema di equipartizione dellÕenergia - Comportamento non classico del calore atomico nei solidi (cenni)

II Principio della Termodinamica - Macchine termiche e loro rendimento - Ciclo di Carnot - Macchine frigorifere,pompe di calore e loro efficienza- Enunciati di Kelvin e Clausius e loro equivalenza - Teorema di Carnot - (Temperatura termodinamica)- Integrale di Clausius nei cicli reversibili e irreversibili - Entropia ed integrale di Clausius (disuguaglianza di Clausius) - Entropia nei sistemi isolati - Calcolo di variazioni di entropia in trasformazioni tipiche reversibili ed irreversibili - Entropia ed irreversibilitł - Entropia ed espressione analitica del I e II Principio - Il piano T - S e le sue proprietł - Entropia in funzione di T e V - Entropia nei cambiamenti di stato - Entropia nei G.P. - Trasformazioni dei G.P. sul piano T - S.

Funzioni termodinamiche caratteristich: energia interna, entalpia, energia libera (Helmholtz) ed entalpia libera (Gibbs)

- Tendenza allÕequilibrio e variazione delle funzioni - Energia libera ed entalpia libera in relazione allÕequazione di stato ed ai calori specifici - Relazioni di Maxwell.

Equilibrio di fasi - Stati di aggregazione e forze intermolecolari - Diagramma di stato di sostanze semplici - Isoterme dei gas reali (Andrews) e punto critico - Equazione di Van der Waals ed interpretazione cinetica - Equazione di Clausius-Clapeyron.

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Testi consigliati:

T. Papa "Lezioni di Fisica" (Edizioni Kappa)

C.Mencuccini - V. Silvestrini "Fisica I: Meccanica Termodinamica", (Liguori Editore).

Per la prova scritta si consiglia il testo: G.DÕArrigo - L.Mistura, ÒProblemi di Fisica - Meccanica e TermodinamicaÓ - Ed.Kappa, Roma.

Resta inteso che lo studente Ć libero di adottare qualsiasi testo (o piŁ testi) che svolga gli argomenti con un approfondimento almeno pari a quello trattato a lezione.

Si ricorda che Ć vietata la riproduzione fotostatica dei testi.

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