Università degli Studi di Roma "La Sapienza"

Corso di laurea in Ingegneria dell’ambiente e del territorio (sede di Latina)

Programma del corso di Fisica Generale I (a.a. 1999/2000)

 

 

 

Grandezze fisiche e unità di misura: Sistema Internazionale delle unità di misura, fattori di conversione, metodo di applicazione dei fattori di conversione, standard di unità di misura, standard primari, secondari e operativi.

Concetto di misura sperimentale: relazione fra grandezza in misura e risposta del sistema di misura, calibrazione di uno strumento di misura; curva di calibrazione;

Trattamento statistico dei dati sperimentali: intervallo di variazione, classi di frequenza, distribuzione delle frequenze, istogramma delle frequenza, media aritmetica e scarto quadratico medio dei valori delle misure sperimentali, funzione di distribuzione della variabile in misura, media, deviazione standard.

Errori di misura: errore casuale, errore sistematico, precisione di misura, la media aritmetica e lo scarto quadratico medio come stimatori statistici del valor medio e della deviazione standard.

Meccanica

Cinematica del punto materiale: moto monodimensionale: spostamento, velocità media, accelerazione media, velocità istantanea, accelerazione istantanea, diagrammi spazio-tempo, derivazione analitica delle equazioni cinematiche, interpretazione geometrica della velocità media ed istantanea, interpretazione geometrica dell’accelerazione media ed istantanea, moto uniformemente accelerato, caduta libera, esempi applicativi.

Moto bidimensionale: grandezze vettoriali, spostamento, velocità media, accelerazione media, velocità istantanea, accelerazione istantanea, equazione della traiettoria, moto con accelerazione costante, derivazione analitica dei parametri del moto, derivazione fisica dei parametri del moto, moto di un proiettile, esempi applicativi.

Moto circolare uniforme, accelerazione centripeta, moto secondo una traiettoria qualunque, accelerazione tangenziale e radiale, moto relativo, velocità assoluta, relativa e di trascinamento, trasformazioni galileiane, esempi applicativi.

Dinamica del punto materiale: concetto di forza, cenni sulle interazioni fondamentali (gravitazionale, elettromagnetica, nucleare forte, nucleare debole), cenni sull’interpretazione quantistica dei meccanismi di interazione, "gauge bosons", fotoni, gravitoni, gluoni, Z+, Z-, W; interpretazione macroscopica della forza, forze di contatto, concetto di campo di forze, leggi della meccanica, risultante delle forze, massa, peso, reazioni normali esercitate dai piani d’appoggio, tensione di una fune, moto lungo un piano inclinato, esempi applicativi.

Forze d’attrito, interpretazione fisica dell’attrito, coefficienti d’attrito, attrito statico e dinamico, misura del coefficiente di attrito statico tramite piano inclinato ad angolo variabile, forza centripeta, esempi applicativi.

Forze resistenti, resistenza dell’aria, coefficienti di penetrazione aerodinamica, caduta di un grave soggetto a resistenza dell’aria. Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali, forze apparenti, accelerometro lineare, forza centrifuga, esempi applicativi.

Lavoro ed energia: lavoro di una forza costante, lavoro di una forza variabile, interpretazione grafica del lavoro su un piano F s, definizione analitica del lavoro, lavoro della risultante delle forze, teorema del lavoro e dell’energia cinetica, energia cinetica, esempi applicativi.

Forze conservative e non conservative, energia potenziale, definizione della funzione energia potenziale, conservazione dell’energia meccanica, lavoro delle forze non conservative come differenza di energia meccanica, principio di conservazione dell’energia, esempi applicativi.

Equivalenza massa energia.

Quantità di moto: definizione del Secondo Principio della Meccanica tramite la quantità di moto, impulso di una forza, forze esterne e interne, sistemi isolati, conservazione della quantità di moto, esempi applicativi, processi d’urto, sistemi di due particelle, caso unidimensionale, urto elastico, urto anelastico, urto perfettamente anelastico, caso bidimensionale.

Sistemi di punti materiali: centro di massa di un sistema di punti materiali, corpo rigido, centro di massa di un corpo rigido, i principi della Meccanica applicati ad un sistema di punti materiali, quantità di moto di un sistema di punti materiali, conservazione della quantità di moto di un sistema di punti materiali, esempi applicativi.

Meccanica del corpo rigido: cinematica del corpo rigido, moti traslazionali, moto rotazionale, spostamento angolare, definizione di radiante, velocità angolare, accelerazione angolare, moto rotazionale con accelerazione angolare costante. Dinamica rotazionale del corpo rigido, concetti generali, densità, densità superficiale, densità lineare, corpi omogenei e non omogenei, isotropi ed anisotropi, energia cinetica rotazionale, momento di inerzia di un sistema di punti materiali, momento di inerzia del corpo rigido, calcolo del momento di inerzia per geometrie semplici (anello, sbarra sottile, cilindro cavo, cilindro pieno, cilindro a pareti sottili), teorema degli assi paralleli, momento di una forza. Momento risultante, Secondo Principio della Meccanica applicato ai moti rotazionali, esempi applicativi. Lavoro, Potenza del corpo rigido nel caso rotazionale, conservazione dell’energia meccanica per i moti rotazionali, teorema del lavoro e dell’energia cinetica per i moti rotazionali del corpo rigido, esempi applicativi. Moto rototraslazionale, asse istantaneo di rotazione, scomposizione di un moto rototraslazionale in un moto traslatorio del centro di massa ed in un moto rotatorio attorno ad un asse parallelo all’asse istantaneo di rotazione e passante per il centro di massa, esempi applicativi. Momento angolare, conservazione del momento angolare.

Moti oscillatori: equazioni del moto oscillatorio, ampiezza, pulsazione, costante di fase, frequenza, periodo, oscillatore armonico, oscillazioni smorzate, equazioni del moto oscillatorio smorzato, energia dell’oscillatore armonico, esempi applicativi.

Meccanica dei fluidi.

Fluidostatica, pressione, densità, variazione della pressione con la profondità di immersione, interpretazione analitica, misura della pressione, barometro di Torricelli, esempi applicativi. Spinta di galleggiamento (principio di Archimede), esempi applicativi. Fluidodinamica, moto stazionario, irrotazionale e non viscoso di fluidi incompressibili, tubo di flusso, equazione di continuità, esempi applicativi. Equazione di Bernouilli, esempi applicativi, velocità di efflusso, tubo di Venturi.

 

Termodinamica.

Temperatura, misura della temperatura. Scala Celtius, scala Fahrenheit, scala Kelvin, fattori di conversione fra le diverse scale di temperatura, temperatura assoluta. Quantità di calore, trasmissione di calore, equazione di Fourier. Gas perfetto. Energia interna, primo principio della termodinamica. Interpretazione microscopica dell’energia interna, calore specifici molari a volume costante ed a pressione costante per gas perfetti monoatomici. Trasformazioni isobare, isocore, isoterme e adiabatiche, esempi applicativi. Rappresentazione delle trasformazioni termodinamiche sul piano v-p. Lavoro nell’espansione isoterma di un gas perfetto.

Macchine termiche, cicli termodinamici, rendimento di un ciclo termodinamico qualunque, ciclo di Carnot, rendimento del ciclo di Carnot, esempi applicativi. Entropia. Ciclo di Carnot sul piano S-T.