Appunti Lezioni prof.Laviano Fisica I

Questi appunti ricalcano le lezioni del prof. Francesco Laviano, docente di Fisica 1 del Politecnico di Torino, traendo spunto da molti documenti on-line, con molte immagini e disegni fatti a mano; presuppongono una discreta conoscenza matematica, non hanno minimamente la presunzione di sostituire delle lezioni frontali; anzi aiuterebbero lo studente a seguire meglio la lezione dovendo semplicemente integrare gli appunti con semplici annotazioni.
corso: Ingegneria Biomedica
data esame di Fisica 1: 16/07/2016
voto: 30/30 e lode
Contenuto:
CINEMATICA del punto.
• Moto uniforme.
• Moto uniformemente accelerato.
Moto vario.
• Moto in coordinate polari.
• Coordinate intrinseche (accelerazione tangenziale e normale).
• Moto circolare ed altri esempi. (moto parabolico, composizione del moto
su assi ortogonali))
• Cinematica dei moti relativi: leggi di composizione delle velocità e delle
accelerazioni. (relazioni di Poisson, teorema delle velocità e delle
accelerazioni relative - dimostrazione)
DINAMICA del punto (1)
• Leggi di Newton. (forma generale, significato fisico)
• Forza e massa.
• Sistemi di riferimento inerziali.
• Forze centrali. (formula di Binet per la velocità areolare)
• Forza di gravità.
• Forza di Coulomb.
• Forza elastica.
• Forze vincolari.
• Attrito (radente) statico e dinamico. (coefficienti di attrito)
• Attrito viscoso.
DINAMICA del punto (2).
• Sistemi di riferimento non inerziali: forze d’ inerzia o apparenti.
• Lavoro ed energia cinetica: definizione di lavoro, teorema dell’energia
cinetica. (dimostrazione)
• Energia potenziale e conservazione dell’energia: campi conservativi di
forze ed energia potenziale. (relazione tra forza ed energia potenziale)
• Conservazione dell’energia meccanica. (e lavoro delle forze di attrito)
• Esempi ed applicazioni.
• Oscillatore armonico: moto armonico semplice, moto armonico smorzato
e forzato. Risonanza.
• Quantità di moto e momento angolare: quantità di moto e teorema dell’impulso.
• Momento della forza e momento angolare.
• Il teorema del momento angolare. (dimostrazione)
DINAMICA DEL PUNTO (3).
• Legge di Gravitazione e Legge di Coulomb.
• Leggi di Keplero. (dimostrazioni)
• Legge di gravitazione di Newton, massa inerziale e gravitazionale.
• Legge di Coulomb e carica.
• Principio di sovrapposizione degli effetti.
• Campo gravitazionale e campo elettrostatico.
• Linee di campo e flusso.
• Potenziale gravitazionale e potenziale elettrostatico.
• Teorema di Gauss per il campo gravitazionale e per il campo
elettrostatico. (dimostrazione)
• Distribuzioni a simmetria sferica ed altri esempi (sfera piena, guscio
sferico, campo interno ad una sfera, piano indefinito).
DINAMICA dei Sistemi di più particelle e URTI:
• Sistemi discreti e continui.
• Forze interne ed esterne.
• Centro di massa.
• Quantità di moto di un sistema di punti materiali.
• Teorema del centro di massa (I equazione cardinale della dinamica) e
conservazione della quantità a di moto. (dimostrazione)
• Momento angolare di un sistema: Teorema del momento angolare (II
equazione cardinale della dinamica) e conservazione del momento
angolare. (dimostrazione)
• Riferimento del centro di massa e teoremi di Köenig.
• Urti: quantità di moto ed energia cinetica negli urti.
• Urti elastici e anelastici di I e II specie. (coefficiente di restituzione, equazioni per gli urti 1D):
DINAMICA e STATICA del Corpo Rigido.
• Corpo rigido in pura traslazione.
• Corpo rigido in rotazione attorno a un asse fisso.
• Momento di inerzia. (asta, piano, sfera, disco, cilindro cavo)
• Teorema di Huygens-Steiner. (dimostrazione)
• Energia cinetica di un corpo rigido.
• Moto di rotolamento senza e con strisciamento.
• Moto giroscopico, moto di precessione e nutazione.
• Leggi di conservazione per il moto di un corpo rigido.
• Condizioni di equilibrio di un corpo rigido.
• Esempi ed applicazioni.
MECCANICA DEI FLUIDI:
• Pressione.
• Statica dei fluidi: legge di Stevino. (dimostrazione)
• Leggi di Pascal e di Archimede. (dimostrazione)
• Dinamica dei fluidi ideali: linee di flusso e tubo di flusso.
• Portata.
• Teorema di Bernoulli. (dimostrazione)
• Esempi ed applicazioni. (pressa idraulica, tubo di Venturi, tubo di Pitot)
• Cenni sul moto viscoso. (turbolenza, velocità critica, numero di Reynolds).
TERMODINAMICA:
• calorimetria, I principio e gas
perfetti.
• Termometria, trasmissione del calore.
• Equilibrio termodinamico e variabili di stato.
• Trasformazioni termodinamiche: reversibili e irreversibili.
• Trasformazioni adiabatiche, isoterme, isobare e isocore.
• Primo principio della Termodinamica, energia interna.
• Calorimetria.
• Gas perfetti.
• Teoria cinetica dei gas, lavoro ed energia interna. (dimostrazione)
• Applicazioni del I principio ai gas perfetti (relazione di Mayer,
trasformazioni).
TERMODINAMICA: II principio ed entropia.
• Secondo principio della Termodinamica: enunciati di Kelvin e di
Clausius. (dimostrazione equivalenza dei due enunciati)
• Macchine termiche e frigorifere.
• Rendimento ed efficienza.
• Ciclo di Carnot ed altri cicli. (cicli di Otto, Diesel, Stirling, ciclo frigorifero)
• Teorema di Carnot. (dimostrazione)
• Temperatura termodinamica. (definizioni della scala Kelvin).
• Teorema di Clausius. (enunciato)
• Entropia. (definizione, calcolo e significato microscopico).