Appunti di Fisica

Fisica 1 1-4 Introduzione + dinamica: meccanica, cinematica, leggi della dinamica, moto circolare, Impulso, Forza d'attrito, lavoro, energia potenziale e meccanica, bilancio energetico, gradiente di una funzione scalare.

Il file contiene gli appunti di tutto ciò che viene spiegato all'interno del corso di Fisica 1 relativo alla facoltà di Ingegneria biomedica del Politecnico di Torino. Sono incluse spiegazioni, teoremi, dimostrazioni complete e ordinate, esempi e molto altro. Corso conseguito nell'A.S. 2022/2023 con risultato 30/30!

Lezione n° 01 del 01.03.2022  Introduzione al corso  Metodo scientifico  Grandezze fisiche e Sistema Internazionale delle unità di misura  La misura delle grandezze fisiche (errori)  La misura degli angoli  La misura del tempo  La freccia del tempo Lezione n° 02 del 02.03.2022  Introduzione alla Cinematica del punto materiale  Spazio di embedding e legge oraria del moto  Posizione del punto materiale  Il vettore posizione  Gradi di libertà di un sistema meccanico  Grandezze scalari e vettoriali Lezione n° 03 del 03.03.2022  Rappresentazione cartesiana e polare di un vettore  Operazioni tra vettori: prodotto di un vettore per uno scalare e somma di vettori Lezione n° 04 del 07.03.2022  Operazioni tra vettori: differenza di vettori  Versori  Sistema di riferimento ruotato  Prodotto scalare e prodotto vettoriale Lezione n° 05 del 08.03.2022  Prodotto vettoriale (continuazione)  Prodotto misto tra vettori  Legge oraria e traiettoria del moto  Vettore spostamento  Vettore velocità media Lezione n° 06 del 09.03.2022  Moti rettilinei  Tabella oraria e diagramma orario nei moti rettilinei  Velocità istantanea nei moti rettilinei  Dalla velocità istantanea alla legge oraria  Dalla velocità istantanea alla velocità media  Moto rettilineo uniforme  Accelerazione nei moti rettilinei  Dall’accelerazione istantanea alla velocità istantanea  Dall’accelerazione istantanea alla legge oraria Lezione n° 07 del 10.03.2022  Moto rettilineo uniformemente accelerato  Moto verticale dei gravi Lezione n° 08 del 14.03.2022  Definizione di moto armonico semplice  Velocità e accelerazione nel moto armonico semplice  Condizioni iniziali del moto armonico semplice  Equazione fondamentale del moto armonico semplice  Equazioni differenziali ordinarie (elementi): dirette, a variabili separabili, Cauchy- Lipschitz Lezione n° 09 del 15.03.2022  Equazioni differenziali ordinarie (elementi): lineari omogenee e non omogenee  Il problema di Cauchy e il problema di Dirichlet per determinare le soluzioni particolari delle equazioni differenziali del secondo ordine Lezione n° 10 del 16.03.2022  Moto rettilineo esponenzialmente smorzato  Moto rettilineo in cui l’accelerazione è data in funzione della posizione  Moto relativo rettilineo  Il vettore velocità istantanea Lezione n° 11 del 17.03.2022  Espressioni cartesiana, intrinseca e polare della velocità  Coordinata curvilinea del moto  Velocità angolare  Espressioni cartesiana e intrinseca dell’accelerazione Lezione n° 12 del 21.03.2022  Espressioni cartesiana e intrinseca dell’accelerazione  Circonferenza osculatrice, indice di curvatura, raggio di curvatura  Velocità angolare intrinseca  Accelerazione centripeta  Moto circolare e moto circolare uniforme Lezione n° 13 del 22.03.2022  Moto circolare non uniforme  Dall’accelerazione angolare in funzione del tempo alla legge oraria  Dall’accelerazione angolare in funzione della posizione alla legge oraria  Moto circolare uniformemente accelerato, armonico, smorzato esponenzialmente  Moto parabolico: equazione della traiettoria Lezione n° 14 del 23.03.2022  Moto parabolico Lezione n° 15 del 24.03.2022  Moto parabolico: coordinate intrinseche dell’accelerazione e raggio di curvatura  Considerazioni sul moto nello spazio: piano osculatore  I moti relativi nel piano  La teoria Meccanica classica e il concetto primitivo di forza  Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali  Primo principio della Dinamica o principio d’inerzia  La definizione di forza (introduzione) Lezione n° 16 del 28.03.2022  Misura statica della forza  Secondo principio della Dinamica  Dalla forza al moto e dal moto alla forza  Terzo principio della Dinamica  Generalità dei tre principi della Dinamica  Quantità di moto  Formulazione generale del secondo principio della dinamica  Formulazione integrale del secondo principio della dinamica: teorema dell’impulso Lezione n° 17 del 29.03.2022  Legge di conservazione della quantità di moto  Unità di misura: forza, impulso e quantità di moto  Risultante delle forze, equilibrio statico  Forza peso Lezione n° 18 del 30.03.2022  Reazioni vincolari  Classificazione delle forze fondamentali  Moto piano curvilineo: componente normale e tangenziale della forza Lezione n° 19 del 31.03.2022  Forza di gravitazione universale e forza peso  Massa inerziale e massa gravitazionale  Variazione della forza peso al variare dell’altezza rispetto al suolo  La reazione vincolare in un ascensore Lezione n° 20 del 04.04.2022  Il chilogrammo-peso  Le forze di attrito statico e dinamico Lezione n° 21 del 05.04.2022  Moto su piano inclinato Lezione n° 22 del 06.04.2022  Moto su piano inclinato: studio del moto di un corpo inizialmente in quiete e inizialmente in moto Lezione n° 23 del 07.04.2022  Forza elastica e moto armonico Lezione n° 24 del 11.04.2022  Attrito viscoso  Attrito viscoso e forza peso  Caduta dei corpi in aria Lezione n° 25 del 12.04.2022  Forze tangenziali e centripete  Tre esempi: curva sopraelevata, curva piana e pendolo conico  Il pendolo semplice  Il moto del pendolo semplice per piccole oscillazioni Lezione n° 26 del 13.04.2022  Moto del pendolo semplice per grandi oscillazioni  Tensione dei fili  Filo teso in quiete e filo teso in movimento  Perni e carrucole Lezione n° 27 del 14.04.2022  Lavoro ed energia  Lavoro elementare  Lavoro su una traiettoria  Additività del lavoro  Potenza media e istantanea  Unità di misura di lavoro e potenza  Energia cinetica e teorema delle forze vive Lezione n° 28 del 20.04.2022  Energie definite a meno di costanti addititve  Energia cinetica e quantità di moto  Lavoro della forza peso  Forze conservative  Energia potenziale di un punto materiale su cui agisce una forza conservativa Lezione n° 29 del 21.04.2022  Teorema di conservazione dell’energia meccanica  Lavoro della forza elastica  Lavoro di una forza dipendente dalla posizione in modo unidimensionale  Lavoro di una forza dipendente dalla posizione in modo multidimensionale Lezione n° 30 del 26.04.2022  La forza conservativa come gradiente dell’energia potenziale  Determinare la conservatività di una forza dipendente dalla posizione Lezione n° 31 del 27.04.2022  Circuitazione e rotore di una forza  Energia potenziale delle forze centrali  I punti di equilibrio e le piccole oscillazioni Lezione n° 32 del 28.04.2022  Punti di equilibrio stabile, instabile e indifferente: definizione formale  Punti di equilibrio per forze unidimensionali  Piccole oscillazioni per forze unidimensionali  Momento di un vettore applicato rispetto ad un polo  Momento angolare o momento della quantità di moto di un punto materiale Lezione n° 33 del 02.05.2022  Momento della forza rispetto ad un polo  Teorema del momento angolare o della quantità di moto  Teorema di conservazione del momento angolare o della quantità di moto  Teorema dell’impulso angolare  Teorema del momento dell’impulso angolare  Analisi dimensionale del momento angolare e del momento della forza  Il legame tra il lavoro e il momento della forza nel moto circolare  L’oscillatore armonico smorzato Lezione n° 34 del 03.05.2022  Momento della forza rispetto ad un polo  Teorema del momento angolare o della quantità di moto  Teorema di conservazione del momento angolare o della quantità di moto  Teorema dell’impulso angolare  Teorema del momento dell’impulso angolare  Analisi dimensionale del momento angolare e del momento della forza  Il legame tra il lavoro e il momento della forza nel moto circolare  L’oscillatore armonico smorzato (continua) Lezione n° 35 del 04.05.2022  Il principio di relatività galileiana  I sistemi inerziali e il teorema sui sistemi inerziali  Le trasformazioni galileiane e la covarianza relativistica del secondo principio della dinamica  Sistemi di riferimento non inerziali e forze apparenti Lezione n° 36 del 05.05.2022  Sistemi di riferimento non inerziali in moto rototraslatorio rispetto a sistemi fissi  Accelerazione di Coriolis e accelerazione centrifuga  Forza centrifuga e forza di Coriolis  Conseguenze del moto di rotazione della Terra  Introduzione alla Dinamica dei sistemi di punti materiali  Appendice: il vettore velocità angolare Lezione n° 37 del 10.05.2022  Prima equazione cardinale dei sistemi di punti materiali  Teorema di conservazione della quantità di moto totale  Centro di massa di un sistema di punti materiali  Centro di massa proprietà intrinseca del sistema di punti materiali  Velocità e accelerazione del centro di massa  Velocità del centro di massa e quantità di moto totale del sistema  Riformulazione della prima equazione cardinale dei sistemi di punti materiali nel caso in cui la massa totale del sistema sia costante  Centro di massa e conservazione della quantità di moto totale del sistema Lezione n° 38 del 11.05.2022  Composizione dei centri di massa  Centro di massa e forza peso  Seconda equazione cardinale dei sistemi di punti materiali  Teorema di conservazione del momento angolare Lezione n° 39 del 12.05.2022  Conseguenze della conservazione del momento angolare  Dipendenza dal polo del momento risultante delle forze esterne Lezione n° 40 del 16.05.2022  Sistema di riferimento del centro di massa  Momento risultante delle forze esterne nel sistema di riferimento del centro di massa  Primo teorema di König Lezione n° 41 del 17.05.2022  Secondo teorema di König (non c’era la registrazione di questa parte di lezione)  Commenti sui teoremi di König (non c’era la registrazione di questa parte di lezione)  Teorema dell’energia cinetica o delle forze vive per un sistema di punti materiali  Lavoro dovuto alle forze interne  Teorema di conservazione dell’energia meccanica per un sistema di punti materiali  Teorema di conservazione dell’energia generalizzato per un sistema di punti materiali Lezione n° 42 del 18.05.2022  Coppia di forze  Sistemi di forze esterne equivalenti  Sistemi di forze esterne parallele  Sistemi di forze esterne parallele: caso forza peso e coppia di forze  Dinamica dei corpi rigidi Lezione n° 43 del 19.05.2022  Densità di massa di un corpo rigido  Corpi rigidi bidimensionali e monodimensionali  Esempi di densità volumetriche di alcuni materiali  Centro di massa di un corpo rigido  Centro di massa e simmetrie  Centro di massa e forza peso Lezione n° 44 del 23.05.2022  Moto puramente traslatorio  Moto puramente rotatorio  Moto rotatorio rispetto a un asse fisso in un sistema di riferimento inerziale  Momento di inerzia  Corrispondenza formale tra grandezze e leggi per moti traslatori e rotatori  Calcolo di alcuni momenti di inerzia  Raggio giratore  Teorema di Huygens-Steiner Lezione n° 45 del 24.05.2022  Pendolo composto o pendolo fisico  Lunghezza ridotta di un pendolo composto  Moto del pendolo composto per piccole oscillazioni  Moto del pendolo composto per grandi oscillazioni  Assi di rotazione reciproci di un pendolo composto  Brevi cenni sul moto di puro rotolamento  Leggi di conservazione nel moto di un corpo rigido  Conservazione del momento angolare in un sistema formato da più corpi rigidi  Conservazione dell’energia meccanica nel moto di un corpo rigido  Equilibrio statico del corpo rigido  Equilibrio: Il problema della scala  Corpo rigido appoggiato su un piano orizzontale Lezione breve n° 46 del 24.05.2022  Urti tra due punti materiali  Considerazioni energetiche sui fenomeni di urto tra due punti materiali  Studio dell’urto nel sistema di riferimento del centro di massa  Classificazione degli urti  Urto completamente anelastico Lezione n° 47 del 25.05.2022  Urto elastico  Urto elastico binario lineare tra due punti materiali  Urto elastico binario lineare tra due punti materiali nel caso in cui uno dei due punti abbia massa infinita  Urto elastico di un punto materiale contro una parete  Urto elastico tra particelle  Forza di gravitazione universale  Leggi di Keplero  Dalle leggi di Keplero alla legge di gravitazione universale  Attrazione di gravità della Terra Lezione breve n° 48 del 25.05.2022  Dalla legge di gravitazione universale alle leggi di Keplero  Energia potenziale della forza gravitazionale  Energia potenziale gravitazionale vicino alla Terra  Derivazione della prima legge di Keplero dalla legge di gravitazione universale  Velocità di fuga Lezione n° 49 del 26.05.2022  Stato meccanico e termodinamico di un sistema: Meccanica statistica e Termodinamica  Introduzione alla Termodinamica  Il sistema termodinamico  Variabili di stato o coordinate termodinamiche  Equilibrio termodinamico  Trasformazioni termodinamiche  Temperatura  Termometri  Scale termometriche  Confronto tra termometri  Termometri a gas  Lo studio dei gas ideali  La legge di Boyle-Mariotte e le leggi di Gay-Lussac  L’equazione di stato dei gas ideali Lezione n° 50 del 30.05.2022  Teoria cinetica dei gas  Interpretazione cinetica della pressione di un gas ideale  Interpretazione cinetica della temperatura di un gas ideale  Interpretazione cinetica dell’energia interna di un gas ideale  Significato cinetico di temperatura e calore  Calore  Unità di misura del calore  Stati di aggregazione della materia e cambiamenti di stato  Calore latente del cambiamento di fase  Capacità termica e calore specifico  Calorimetro  Termostato Lezione n° 51 del 01.06.2022  Calore specifico e calore latente  Trasmissione del calore  Esperimento di Joule: dimostrazione che il calore è una forma di energia  Energia interna, lavoro e calore  Trasformazioni termodinamiche di un gas ideale  Il lavoro in Termodinamica  Dipendenza del lavoro e del calore dal tipo di trasformazione termodinamica  Interpretazione microscopico/cinetica del calore e del lavoro  Il primo principio della Termodinamica  Primo principio della dinamica per trasformazioni infinitesime reversibili Lezione n° 52 del 03.06.2022  Applicazioni del primo principio della Termodinamica: calori specifici  Esperimento di Joule – Espansione libera di un gas ideale  L’energia interna di un gas ideale e il suo calore specifico a volume costante  Il calore specifico a pressione costante di un gas ideale e la relazione di Mayer  Trasformazione isoterma  Trasformazione adiabatica  Trasformazione isocora  Trasformazione isobara  Trasformazione ciclica  Introduzione al secondo principio della Termodinamica  Macchine termiche Lezione n° 53 del 06.06.2022  Macchina e ciclo di Carnot  Rendimento della macchina di Carnot  Enunciato (Teorema) di Carnot  Effetti delle trasformazioni termodinamiche sull’ambiente  Secondo principio della Termodinamica  Equivalenza degli enunciati di Kelvin e Clausius  L’enunciato di Carnot ridiventa teorema di Carnot grazie al secondo principio della Termodinamica  Temperatura termodinamica assoluta  Il primo e il secondo principio della Termodinamica Lezione n° 54 del 07.06.2022  Macchine termiche che lavorano con più di due sorgenti di calore  Temperatura termodinamica assoluta (vedi lezione precedente)  Introduzione al concetto di entropia  Teorema di Clausius  La funzione di stato entropia  Legge dell’aumento dell’entropia Lezione n° 55 del 08.06.2022  Il calcolo dell’entropia  Calcoli dell’entropia: espansione libera di un gas perfetto  Calcoli dell’entropia: trasformazione di un gas perfetto  Entropia e disordine  Entropia e dispersione di energia  Misura quantitativa del disordine: microstati, macrostati e equazione di Boltzmann  Equazione di Boltzmann e espansione libera dei gas perfetti  Unità di misura dell’entropia Lezione n° 56 del 09.06.2022  Calcoli dell’entropia: il processo di fusione del ghiaccio  Calcoli dell’entropia: il mulino di Joule  Calcoli dell’entropia: sistema e ambiente

Appunti di tutto il programma di Fisica 1 su: vettori, cinematica, moti, dinamica, forze, energia, urti, centro di massa, moto traslazione e rivoluzione, moto puro rotolamento, teorema konig, teorema Huygens Steiner, oscillazioni.

Intero corso di Fisica 1 scritto meticolosamente in LaTeX (linguaggio professionale). Tratta tutti gli argomenti che vengono trattati in qualsiasi università che abbia l'esame di Fisica. Gli appunti sono stati scritti con una sola filosofia: immaginare di spiegare i concetti a chi non ha mai avuto a che fare prima d'ora con la Fisica.

Appunti personali utilizzati per preparare l'esame orale di Fisica con il prof. Rotoli. Il documento contiene anche numerosi esercizi riguardanti le applicazioni degli argomenti di teoria trattati, utili per la parte scritta dell'esame. Alla fine del file, in circa venti pagine, sono concentrati i principali argomenti/teoremi chiesti dal professore all'orale.

Terza ed ultima parte di appunti del corso di Fisica 2 tenuto al secondo anno di Ingegneria elettronica alla Sapienza. Correnti di Focault, il trasformatore, alternatore, motore elettrico, IV equazione di Maxwell completa, energia magnetica, propagazione del campo emc, equazione delle one elettromagnetiche, onde piane, onde e conduttori, vettore di Poyinting, polarizzazione, dipolo oscillante, interazione radiazione-materia, riflessione, rifrazione, interferenza, diffrazione.

Seconda parte di appunti del corso di Fisica 2 tenuto al secondo anno di Ingegneria elettronica alla Sapienza. Teorema di Thevenin, campo magnetico stazionario, forza di Lorentz, momento magnetico, campo induzione magnetica, II e IV equazione di Maxwell, teorema della circuitazione di Ampere, il potenziale vettore, effetto Hall, materiali magnetici, condizioni di raccordo, ciclo di isteresi, legge di rifrazione, circuiti magnetici, il campo elettromagnetico, legge di Faraday-Neumann-Lenz, l'induttanza, circuito RL.

Prima parte di appunti del corso di Fisica 2 tenuto al secondo anno di Ingegneria elettronica alla Sapienza. Legge di Coulomb, campo elettrostatico, teorema di Gauss, I equazione di Maxwell, potenziale elettrostatico, III equazione di Maxwell, il dipolo elettrico, teorema di Coulomb, capacità dei conduttori, induzione, condensatori, energia potenziale elettrostatica, campo nei dielettrici, polarizzazione, condizioni di raccordo, corrente elettrica, leggi di Kirchhoff e di Ohm, forza elettromotrice, circuiti.

Riassunto per l'esame di Fisica 2, basato sul corso e sullo studio autonomo del libro consigliato da Prof. Migliorati Mauro: Fisica. Elettromagnetismo. Ottica , Corrado Mencuccini, Vittorio Silvestrini. Università degli Studi di Roma La Sapienza - Uniroma1, facoltà di Ingegneria dell'informazione. Scarica il file in PDF!

Appunti delle Lezioni di Fisica 1 per il corso di Ingegneria Elettronica tenuto al primo anno della triennale. Trattati tutti gli argomenti del corso tra cui Meccanica (Cinematica e Dinamica del punto materiale e del corpo rigido), Termodinamica e cenni di Meccanica Statistica, Fluidodinamica. Oscillatore armonico.

Risposta alle domande: 1. postulati della termodinamica per sistemi monocomponente e condizioni di equilibrio termodinamico rispetto al trasferimento di calore, di lavoro e di materia; 2. condizioni di equilibrio liquido – solido: solubilità di un solido puro in una miscela liquida; 3. leggi limite per sistemi diluiti; 4. misura sperimentale dei coefficienti di attività: stima del parametro B del modello di Margules a un parametro; 5. relazioni per il calcolo delle grandezze termodinamiche di un gas perfetto; 6. condizioni di smiscelamento su un grafico g-x1 e calcolo delle condizioni di equilibrio liquido – liquido col metodo diretto e indiretto; 7. miscela ideale: grandezze parziali molari e di miscelazione, regola di Lewis – Randall; 8. EoS di van der Waals ed equazioni di stato cubiche; 9. andamento qualitativo dei diagrammi P - v - T dei fluidi puri e dei diagrammi T – P – x1 (o y1) delle miscele binarie; 10. calcolo dei gradi di libertà di uno stadio di equilibrio chiuso e aperto; 11. influenza della temperatura sulla costante di equilibrio: diagramma di Francis; 12. fugacità di un fluido (gas o liquido) puro con metodi diretti e indiretti e fugacità di un solido puro con metodi indiretti; 13. condizioni microcinetiche: relazione tra la velocità di reazione e la velocità di produzione; 14. regole di miscelazione e di combinazione per EoS cubiche: stima del parametro di interazione binario kij; 15. equilibrio in sistemi reagenti multifase con e senza equilibrio di fase; 16. bilancio di materia per sistemi reagenti non approssimabili a stadi di equilibrio (CSTR, PFR, Batch, serie di CSTR, PFR con ricircolazione esterna); 17. miscela di gas perfetti: grandezze parziali molari e di miscelazione; 18. sequenza aperta e chiusa: approssimazioni PSSH e RDS. 19. calcolo del coefficiente di compressibilità e delle funzioni residue di una miscela con l’approccio pseudomonocomponente utilizzando diverse EoS (viriale, cubica, stati corrispondenti); 20. andamento di un’isoterma calcolata con un’EoS cubica nel piano P - v al variare della temperatura; 21. bilancio di materia ed energia per sistemi reagenti e non reagenti; 22. funzioni di eccesso e loro calcolo dai coefficienti di attività; 23. fugacità di un composto in una miscela col metodo diretto e indiretto; 24. varianza di un sistema multifase e multicomponente; 25. punto di bolla e di rugiada di una miscela col metodo diretto e indiretto: legge di Raoult e legge di Raoult modificata; 26. fugacità di composti supercritici in miscele liquide: legge di Henry; 27. funzioni residue e loro calcolo con un’EoS (viriale, cubica, stati corrispondenti); 28. vincolo stechiometrico e condizioni di equilibrio in sistemi reagenti (metodo stechiometrico e non stechiometrico): stati di riferimento per il calcolo dell’energia libera di Gibbs; 29. entalpia ed entropia di un fluido puro con metodi diretti e indiretti; 30. il principio della minima energia e le condizioni di equilibrio in sistemi soggetti a diversi vincoli, reagenti e non reagenti, aperti e chiusi.