Fisica 1 - Completo

Programma di fisica generale I ingegneria informatica A.A. 2008-2009

Cinematica del punto materiale

Concetto di sistema di riferimento. Vettori. Somma e differenza di vettori, rappresentazione di vettori in coordinate cartesiane e polari, prodotto scalare e vettoriale tra due vettori.

Cinematica del punto materiale. Moti unidimensionali. Concetti di velocità e accelerazione. Moto rettilineo, rettilineo uniforme, uniformemente accelerato, moto vario in una dimensione.

Cinematica del punto materiale nel piano. Moto su traiettoria qualsiasi e concetto di ascissa curvilinea. Moto circolare: moto circolare uniforme e uniformemente accelerato, concetti di vettori velocità e accelerazione angolare. Moto circolare vario e concetti di accelerazione tangenziale e centripeta. Moto parabolico: gittata e tempo di volo. Esercizi ed esempi di cinematica.

Dinamica del punto materiale

Principio di inerzia. Concetto di forza e secondo principio. Il principio di azione e reazione (le tre leggi della dinamica di un punto materiale). Quantità di moto e impulso di una forza.

Esempi di forze: forza peso, reazione vincolare, forza di attrito statico e dinamico, forza elastica, forza di resistenza viscosa, forza di attrazione gravitazionale. Concetto di massa inerziale, differenza tra massa e peso.

Forze apparenti: esempio di un uomo che viaggia in un ascensore che si muove con una certa accelerazione. Esempi di moto: moto di una massa su un piano inclinato con e senza attrito, moto armonico di una massa collegata ad una molla su un piano orizzontale con e senza attrito. Periodo di oscillazione. Pendolo semplice. Periodo di oscillazione del pendolo semplice. Moto di un grave in un fluido viscoso, concetto di velocità limite. Esercizi ed esempi.

Energia meccanica e lavoro

Lavoro di una forza. Concetto di forze conservative e non conservative. Energia cinetica di un corpo. Teorema dell'energia cinetica. Energia potenziale di un corpo. Teorema di conservazione dell'energia meccanica. Esempi di forze conservative: forza peso, forza elastica.

Esempi di forze non conservative: forza di attrito e lavoro delle forze di attrito. Bilancio energetico in presenza di forze non conservative. Momento angolare e momento delle forze. Teorema del momento angolare.

Conservazione della quantità di moto e del momento angolare. Esercizi ed esempi di dinamica del punto materiale.

Dinamica dei sistemi di punti materiali

Forze interne e forze esterne di un sistema di punti. Centro di massa di un sistema di punti. Quantità di moto del centro di massa e di un sistema di punti. Prima equazione cardinale della dinamica. Conservazione della quantità di moto. Momento delle forze esterne e momento delle forze interne di un sistema di punti. Teorema del momento angolare per un sistema di punti. Seconda equazione cardinale della dinamica. Conservazione del momento angolare.

Leggi di conservazione per un sistema di punti. Teorema di Koenig per il momento angolare. Teorema di Koenig per l'energia cinetica. Lavoro e energia di un sistema di punti. Lavoro delle forze interne. Lavoro delle forze esterne. Energia potenziale di un sistema di punti. Energia potenziale della forza peso. Esercizi ed esempi di dinamica dei punti materiali.

Dinamica dei corpi rigidi

Descrizione del moto di un corpo rigido: traslazione, rotazione, rototraslazione. Concetto di gradi di libertà e di coseni direttori. Asse istantaneo di rotazione. Centro di massa di un corpo rigido. Esempio: bacchetta omogenea.

Leggi del moto di un corpo rigido. Momento angolare di un corpo rigido. Componenti del momento angolare perpendicolari e parallele all'asse istantaneo di rotazione. Momento di inerzia di un corpo rigido. Assi principali di inerzia. Energia cinetica di un corpo rigido e momento di inerzia. Teorema di Steiner.

Moto di puro rotolamento nei vari casi di forza costante e momento costante applicato. Impulso del momento angolare e conservazione del momento angolare. Cenni di equilibrio statico di un corpo rigido. Esercizi ed esempi di dinamica del corpo rigido.

Elementi di termodinamica

Descrizione di un sistema termodinamico. Coordinate termodinamiche. Concetto di temperatura e definizione operativa di temperatura. Concetto di equilibrio termodinamico. Trasformazione termodinamica e stati di equilibrio. Trasformazioni reversibili e irreversibili.

Calore, lavoro ed energia interna di un sistema termodinamico. Esperimenti di Joule. Equivalenza tra calore e lavoro. Primo principio della termodinamica. Trasformazione di energia meccanica in calore ed energia interna. Calore specifico. Calore specifico di un solido. Calore latente di fusione. Esempio: ghiaccio che si scioglie a contatto con una sorgente di calore. Equilibrio termico di un solido in contatto con una sorgente di calore.

Gas perfetti

Leggi fondamentali di gas perfetti. Concetto di mole e numero di Avogadro. Concetto di pressione e pressione di un gas. Legge dei gas perfetti. Trasformazioni termodinamiche dei gas e loro rappresentazione sul piano di Clapeyron. Trasformazioni reversibili e irreversibili sul piano di Clapeyron. Lavoro di un gas perfetto. Cicli termodinamici e relazione tra lavoro.