Obiettivi Formativi

Fornire conoscenze su: cinematica del punto - principi della dinamica - lavoro ed energia - principi di conservazione –gravitazione - forze elastiche - forze d’attrito - meccanica dei corpi rigidi - oscillazioni.

Learning Goals

To provide knowledge on: kinematics of a particle - Principles of dynamics - work and energy - principles of conservation - gravity - elastic forces - forces of friction - Mechanics of rigid bodies - oscillations.

Prerequisiti

Conoscenze matematiche di base

Prerequisites

Basic mathematical knowledge

Programma del Corso

Grandezze fisiche, unità di misura, sistema internazionale, consistenza dimensionale; Traiettoria, legge oraria, velocità e accelerazione; Moto rettilineo uniforme, moto naturalmente accelerato; Vettori e loro rappresentazione, somma e sottrazione di vettori, prodotto scalare e vettoriale; Moto in 2 e 3 dimensioni, moto di un proiettile, moto circolare uniforme, velocità ed accelerazione in una traiettoria curvilinea, moti relativi sistemi di riferimento inerziali; Leggi di Newton, forza e massa, massa inerziale e massa gravitazionale, Legge del moto e leggi delle forze, piano inclinato, forza normale, forze di attrito, Soluzione di equazioni del moto, soluzione numerica; Lavoro di una forza, energia cinetica, teorema lavoro energia, forze conservative e dissipative, energia potenziale, principio di conservazione dell'energia; Sistemi a molte particelle, moto del centro di massa, quantità di moto di un punto materiale, q.m. di un sistema di particelle, I eq. cardinale della meccanica, principio di conservazione della q. di moto, impulso e quantità di moto, urti elastici e anelastici, urti bidimensionali; Corpi rigidi, grandezze rotazionali, relazioni tra grandezze rotazionali e traslazionali, Energia cinetica rotazionale, momento d'inerzia, teorema di Steiner; Equazione del moto di un corpo rigido intorno ad un asse fisso, moto rototraslatorio; Momento angolare, II equazione cardinale della meccanica, conservazione del momento angolare; Equilibrio di un corpo rigido, centro di gravità; Elementi di teoria dell'elasticità; Il campo gravitazionale, Energia potenziale gravitazionale, leggi di Klepero; Moti oscillatori, moto armonico semplice, moto armonico smorzato, oscillazioni forzate, risonanza. Fluidi e solidi, pressione, densità, legge di Stevino, principio di Pascal, principio di Archimede, Pressione atmosferica, tensione superficiale; Liquidi reali e ideali, punto di vista euleriano e lagrangiano, linee di corrente, tubi di flusso, equazione della continuità, Eq. di Bernoulli, tubo di Venturi, Tubo di Pitot, Viscosità, moto laminare e turbolento; Concetto di onda, onde trasversali e longitudinali, propagazione delle onde; Onde meccaniche, velocità delle onde, onde sinusoidali, velocità di fase e di gruppo, dispersione, Equazione d'onda, potenza e intensità di un'onda, principio di sovrapposizione, interferenza, risonanza Onde sonore, velocità del suono, Potenza ed intensità delle onde sonore, onde stazionarie, decibel, effetto Doppler, numero di Mach; Concetto di temperatura, principio zero della termodinamica, scale di temperatura Celsius e Fahrenheit e Kelvin, termometro a gas, dilatazione termica; Gas ideali e reali, grandezze di stato, equazione di stato dei gas perfetti, calcolo cinetico della pressione, trasformazioni isoterme, isocore, isobare ed adiabatiche; Energia interna di un gas perfetto, energia interna di gas poliatomici, forze intermolecolari, equazione di Van der Waals; Distribuzioni statistiche, cammino libero medio, calcolo del cammino libero medio, Distribuzioni di Maxwell e di Boltzmann; caloria, equivalente meccanico della caloria, calori specifici, legge di Dulong e Petit, temperatura di Debye, calore specifico nei gas, costante, Calore latente; Primo principio della termodinamica, applicazioni del I principio della termodinamica, modi di propagazione del calore; Trasformazioni reversibili ed irreversibili, macchine termiche, rendimento di un motore termico, Ciclo di Carnot, frigoriferi e macchine termiche, teorema di Carnot e temperatura assoluta; Entropia come grandezza di stato, entropia e irreversibilità, calcolo delle variazioni di entropia in una trasformazione, Entropia e il II principio della termodinamica equivalenza con i postulati di Clausius e Kelvin.

Course Syllabus

Physical quantities, samples and units of measure, systems of units, precision and significant digits, dimensional analysis. Kinematics of a particle in one dimension, uniform motion, motion with constant acceleration. The vectors, addition and product of vectors, vector laws in physics. Motion in two and three dimensions, uniform circular motion, relative motion. Forces and Newton's laws, weight and mass. Dynamics of a particle, the laws of force, friction forces, non-inertial systems and fictitious forces. Work and energy, kinetic energy and work energy theorem, power. Conservative forces, potential energy, conservative systems, conservation of energy. Dynamics of a system of many particles, center of mass, motion of the center of mass, Linear momentum, conservation of momentum. Collision in one and more dimensions, impulse and momentum. Rotational motion and rotational kinematics variables. Rotational dynamics, moment of inertia, moment of forces. Angular momentum, conservation of angular momentum. Conditions of equilibrium for a rigid body, center of gravity, basic theory of elasticity. Harmonic oscillator, the composition of harmonic motions, damped and forced harmonic motion, resonance. The law of universal gravitation, the gravitational potential energy, the motion of the planets and satellites, Kepler's laws.