Fisica 1 – Laurea in Ingegneria Edile e Architettura MU07 [8 CFU]
Il corso si articola in 48 ore di lezioni frontali durante le quali verranno presentati i fondamenti della meccanica e della termodinamica. I vari argomenti verranno introdotti attraverso un approccio euristico con risalto sui fenomeni naturali che ci circondano e nelle applicazioni di uso comune. Il docente si servirà della lavagna per lo sviluppo rigoroso degli aspetti matematico-formali, e servirà altresì della proiezione di immagini o di filmati per considerazioni e spunti di carattere fenomenologico.
Programma:
✪ CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE
Moto rettilineo, velocità del moto rettilineo, accelerazione nel moto rettilineo, moto verticale del corpo, moto armonico semplice, moto rettilineo sborsato esponenzialmente, velocità e accelerazione in funzione della posizione. Moto nel piano: posizione e velocità, accelerazione nel piano, moto circolare, moto parabolico dei corpi, moto nello spazio, moto relativo rettilineo e nel piano.
✪ LEGGI DI NEWTON E LORO APPLICAZIONI ALLA DINAMICA DEL PUNTO
Principio di inerzia. Leggi di Newton. Risultante delle forze ed equilibrio. Reazioni vincolari. Classificazione delle forze. Azione dinamica delle forze. Forza peso. Forza di attrito: statica, dinamica, viscosa. Piano inclinato. Forze elastica. Introduzione all’oscillatore armonico semplice. Forza Centripete. Moto di un punto materiale che percorre una curva piana e sopraelevata in assenza e presenza di attrito. Tensione di fili. Pendolo semplice e oscillatore armonico semplice.
✪ DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE
Quantità di moto e impulso. Lavoro. Potenza. Energia cinetica. Lavoro della forza peso. Lavoro di una forza elastica. Lavoro di una forza di attrito radente. Forze conservative. Energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Conservazione della quantità di moto.
✪ FENOMENI DI URTO E LEGGI DI CONSERVAZIONE
Quantità di moto e impulso. Conservazione della quantità di moto. Urti tra 2 punti materiali. Urto completamente anelastico, urto elastico, urto anelastico. Momento angolare. Urti tra punti materiali e corpi estesi.
✪ CINEMATICA E DINAMICA DI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI
Moti relativi. Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali. Sistemi di punti. Forza interne e forze esterne. Centro di massa. Teorema del moto del centro di massa. Conservazione della quantità di moto. Teorema del momento angolare. Conservazione del momento angolare. Sistema di riferimento del centro di massa. Teoremi di Koenig.
✪ STATICA E DINAMICA DEL CORPO RIGIDO E DEI CORPI ESTESI
Proprietà di un corpo rigido. Corpo continuo. Densità e posizione del centro di massa. Moto di un corpo rigido. Rotazioni rigide attorno ad un asse fisso in un sistema di riferimento inerziale. Momento di inerzia. Teorema di Huygen-Steiner. Leggi di conservazione nel moto di un corpo rigido. Equilibrio statico del corpo rigido.Pendolo composto. Moto di puro rotolamento. Pendolo di torsione e cenni alle proprietà elastiche dei solidi.
✪ INTRODUZIONE ALLA FLUIDODINAMICA
Fluidi. Pressione. Equilibrio statico di un fluido. Principio di Archimede. Legge di Stevino Viscosità e attrito viscoso. Fluido ideale. Regime stazionario. Portata. Teorema di Bernoulli. Cenni al moto vorticoso: il numero di Reynolds.
✪ PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Sistemi e stati termodinamici. Equilibrio termodinamico. Principio dell’equilibrio termico. Temperatura e calore. Esperimenti di Joule. Sistemi adiabatici. Primo principio della termodinamica. Energia interna. Trasformazioni termodinamica. Lavoro e Calore. Calorimetria.
✪ GAS IDEALI E REALI
Leggi dei gas. Equazione di stato dei gas ideali. Trasformazioni di gas e lavoro. Calori specifici. Energia interna del gas ideale. Diagramma PV e diagramma PT. Trasformazioni termodinamiche su piano di Clapeyron. Trasformazioni cicliche. Ciclo di Carnot. Gas reali. Equazione di stato. Energia interna ed entalpia. Teoria cinetica dei gas. Significato cinetico della temperatura. Gas reali: equazione di stato ed energia interna.
✪ TERZO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Enunciati del secondo principio. Reversibilità e irreversibilità. Teorema di Carnot. Temperatura assoluta. Terzo principio della termodinamica. Teorema di Clausius. L’entropia. Il principio di annullamento dell’entropia. Entropia del gas ideale.
Testi: Mazzoldi, Nigro, Voci, “ELEMENTI DI FISICA – Meccanica e Termodinamica” EdiSES. Ulteriore materiale didattico verrà reso disponibile in UniStudium e QUI.
Metodi: Lezioni frontali ed esercitazioni. Nel periodo Febbraio-Aprile 2021 le lezioni verranno condotte in modalità telematica via MS Teams. Sarà possibile connettersi passando attraverso la piattaforma UniStudium, cercando l’insegnamento e seguendo i link per accedere alle lezioni online.
Modalità di verifica: La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento Fisica prevede il superamento una prova scritta obbligatoria, che richiede la soluzione di 3 problemi a risposta aperta sugli argomenti trattati nel modulo di Fisica 1 e Fisica 2 (l’esame è congiunto) da svolgere complessivamente in 2 ore, ed una prova orale facoltativa per quegli studenti che, avendo superato con voto superiore a 16/30 la prova scritta, vogliano migliorare la valutazione.
Ricevimento: Martedì 15-17 su MS-Teams con appuntamento via email.