Corso di Laurea Ingegneria
Civile
Programma del Corso di Fisica
Generale I
per l'Anno Accademico 2002-2003
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Finalità del Corso
Questo corso si propone di:
-
Presentare allo studente concetti di Fisica Classica di base (Meccanica
e Termodinamica) ;
-
Illustrare l'efficacia del metodo scientifico come strumento di indagine
conoscitiva e base per la soluzione die problemi di Fisica ed Ingegneria;
-
Far scoprire la quotidianità dei fenomeni fisici e l'importanza
della loro conoscenza per le applicazioni tecnologiche;
-
Mostrare come sia possibile studiare tutti i fenomeni fisici in termini
di semplici equazioni e modelli semplificati;
-
Far comprendere il ruolo delle approssimazioni in Fisica ed Ingegneria;
-
Mettere lo studente in grado di risolvere semplici problemi di Meccannica
e Termodinamica.
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Obiettivi del Corso
Alla fine del corso lo studente dovrà essere in grado di padroneggiare
i seguenti semplici concetti:
-
Moto;
-
Inerzia, Quantità di Moto e Forza;
-
Lavoro ed Energia Meccanica;
-
Attrito e Dissipazione;
-
Equilibrio e Non-Equilibrio;
-
Oscillazioni libere, smorzate e forzate;
-
Propagazione ondosa;
-
Momento Angolare e Momento della Forza;
-
Forza di Gravitazione;
-
Densità e Pressione;
-
Temperatura e Calore;
-
Energia Interna ed Entropia.
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Argomenti del corso*
Parte I
I. Generalità (2 ore)
Finalità della Fisica - Il Metodo Scientifico - Fenomeni fisici
- Grandezze fisiche - Dimensioni - Sistemi di Unità di Misura -
Costanti universali.
II. Cinematica del punto (4 ore)
Moto - Vettore posizione - Velocità - Accelerazione - Moto uniforme
- Moto uniformemente accelerato - Moto vario - Legge del moto ed equazione
oraria - Composizione e decomposizione dei movimenti - Moto dei gravi -
Moto circolare - Velocità ed accelerazioni angolari - Moto periodico
- Pulsazione e frequenza.
III. Dinamica del Punto Materiale (7 ore)
Inerzia e Ia Legge di Newton - Massa - Quantità di
Moto - Il Principio di Relatività di Galilei - Trasformazioni di
Galilei e teorema di addizione delle velocità - Forza e IIa
Legge
di Newton - Conservazione della quantità di moto e IIIa
Legge di Newton - Forze di contatto - Forze di tensione - Forze di attrito
di contatto - Forze di attrito viscoso.
IV. Lavoro ed Energia (5 ore)
Lavoro ed integrali curvilinei - Energia
- Energia cinetica e Teorema del lavoro e dell'energia cinetica - Energia
Potenziale e Conservazione dell'energia meccanica - Forze conservative
- Attrito interno - Dissipazione - Urti elastici ed anelastici.
V. L'oscillatore armonico (4 ore)
Oscillazioni libere e moto armonico semplice
- Equazione del moto armonico - Moto armonico smorzato - Moto armonico
smorzato e forzato da forze sinusoidali - Funzione di risposta dell'oscillatore
e risonanza.
VI.I Cenni di Dinamica delle Rotazioni e Corpi Rigidi (2 ore)
Gradi di Libertà - Momento
di inerzia - Momento angolare e sua conservazione - Momento della forza.
VIII. Gravitazione (3 ore)
Forze centrali - Leggi di Keplero - Legge di gravitazione universale
- Massa gravitazionale e massa inerzia.
VI. Propagazione ondosa (3 ore)
Onde in mezzi elastici - Onde stazionarie e onde viaggianti - Onde
trasversali e longitudinali - Equazione delle onde - Condizioni iniziali
e condizioni al contorno - Trasporto di energia - Intensità - Effetto
Doppler.
IX. Cenni di Fluidodinamica (4 ore)
Sistemi di molte particelle - Sistemi
omogenei - Sistemi isotropi - Sistemi continui - Densità - Pressione
- Pressione idrostatica - Legge di Stevino - Principio di Archimede - Viscosità
- Moti stazionari e turbolenti.
X. Termodinamica (22 ore)
Temperatura - Equilibrio termico - Grandezze
fisiche estensive ed intensive - Contatto termico (conduzione, convezione
ed irraggiamento) - Calore - Capacità termica e calore specifico
- Calore latente - Fasi della materia - Gas Perfetto - Leggi di Volta,
Gay Lussac, Boyle e Mariotte - Equazione di stato di un gas perfetto -
Stato termodinamico - Variabili di stato e funzioni di stato - Trasformazioni
termodinamiche: isoterme, isobare, isocore, adiabatiche - Energia Interna
e Io Principio della Termodinamica - Calori specifici a volume
costante e pressione costante - Energia Interna di un gas perfetto - Equazione
della trasformazione adiabatica di un gas perfetto -Trasformazioni reversibili
ed irreversibili - IIo Principio della Termodinamica -Entropia
- Macchine termiche e macchina di Carnot - Rendimento e teorema di
Carnot -Trasformazioni spontanee ed aumento dell'entropia - Entropia ed
inquinamento - Potenziali termodinamici (Entalpia, Energia Libera di Helmoltz,
Energia libera di Gibbs) - Equazione di Van der Waals - Isoterme di Andrews
e punti critici - Transizioni di fase.
XI. Elementi di Teoria cinetica dei gas (4 ore)
Equipartizione dell'energia - Grandezze termodinamiche come media di
quantità microscopiche - Pressione e quantità di moto - Temperatura
ed energia cinetica media - Funzioni di distribuzione - Distribuzioni di
Maxwell e Boltzmann.
* L'indicazione tra parentesi delle ore previste
per ciascun argomento è comprensiva di lezioni ed esercitazioni
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Frequenza al corso, tests di apprendimento ed esami
finali
La frequenza al corso non è obbligatoria ma è di importanza
fondamentale per l'apprendimento degli argomenti e gli studenti sono invitati
frequentare con regolarità, soprattutto in considerazione della
durata della singola lezione.
In particolare la frequenza è basilare per il superamento dei
tests di apprendimento.
Durante il corso sono previsti due tests di apprendimento basati su
quiz a risposta multipla. Lo studente potrà così verificare
in corso d'opera il suo apprendimento degli argomenti del corso. È
naturale che una frequenza assidua costituirà un elemento di vantaggio
per il superamento dei tests. L'esito di entrambi i tests di apprendimento
costituirà elemento di valutazione in sede di esame finale.
Gli esami finali si svolgeranno con una
prova scritta (problemi) ed un esame orale. La prova scritta
sarà sostenuta nei giorni fissati per l'esame. Di norma l'esame
orale avrà luogo il giorno successivo a quello fissato per la prova
scritta .
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Testi Consigliati
Libro di testo principale:
P.M. Fishbane, S. Gasiorowicz and S. T. Thornton, Fisica per Scienze
ed Ingegneria, Vol. primo, EdiSES
Testi di supporto o alternativi:
F. Wanderlingh, Corso di Fisica Generale, Vol. II, GENAL
P. A. Tipler, Corso di Fisica, 1o volume, ZANICHELLI
D. Halliday, R. Resnick, K.S. Krane, Fisica 1 (4a edizione),
Ambrosiana
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica 1o volume,
EdiSES
Letture
Aslamazov e Varlamov, Fisica, che meraviglia!,
La Goliardica Pavese