Obiettivi Formativi

MODULO A: Fornire agli studenti conoscenze di base sulla dinamica del punto, dei sistemi di punti materiali e dei corpi rigidi. In particolare, sono fondamentali i seguenti argomenti: Cinematica e dinamica del punto Moti relativi Dinamica dei sistemi di punti materiali e dei corpi rigidi Gravitazione MODULO B: Fornire agli studenti conoscenze di base sulle proprietà meccaniche dei fluidi, su fenomeni ondulatori e sulla termodinamica. In particolare, sono fondamentali i seguenti argomenti: Dinamica dei fluidi perfetti e reali Fenomeni ondulatori Termodinamica classica ed elementi di termodinamica statistica

Learning Goals

MODULE A: Provide students with basic knowledge about the dynamics of the material point, of systems of material points and of rigid bodies. In particular, the following topics are of fundamental importance: Kinematics and dynamics of the material point Relative motions Dynamics of material point systems and rigid bodies Gravitation MODULE B: Provide students with basic knowledge of the mechanical properties of fluids, wave phenomena and thermodynamics. In particular, the following topics are of fundamental importance: Dynamics of perfect and real fluids Wave phenomena Classical thermodynamics and elements of statistical thermodynamics

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula

Teaching Methods

Lectures, exercises

Prerequisiti

Elementi di trigonometria, algebra, geometria analitica e analisi matematica.

Prerequisites

Elements of trigonometry, algebra, analytical geometry and mathematical analysis.

Verifiche dell'apprendimento

Prove in itinere. Esame scritto ed esame orale

Assessment

In itinere tests. Written and oral examinations

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: 2494/2 - FISICA I MOD. B ------------------------------------------------------------ Statica e Dinamica dei fluidi. Equazione di Eulero. Teorema di Bernoulli. Fluidi reali e viscosita'. Legge di Poisseuille. Equazioni di Navier-Stokes. Sistemi, variabili di stato e stati termodinamici. I gas perfetti e la loro equazione di stato. Trasformazioni reversibili, quasi statiche e irreversibili. Trasformazioni politropiche e variazioni delle funzioni di stato. Leggi della calorimetria. Principio zero della Termodinamica. Trasmissione del calore. Equazione di Fourier. Equazione di continuità e di conservazione. Funzioni di Stato. Energia Interna. Primo principio della Termodinamica. Esperienza di Joule. Equazione di Mayer. Formula di Eulero. Secondo principio della termodinamica: formulazioni di Clausius, Kelvin, assiomatica e Boltzman. Ciclo di Carnot. Potenziali termodinamici; energia interna, energia libera, entalpia, potenziale di Gibbs, relazioni di Maxwell. Introduzione alla termodinamica statistica. Funzioni di distribuzione e loro correlazione con quantità misurabili. ------------------------------------------------------------ Modulo: 2494/3 - FISICA I MOD. A ------------------------------------------------------------ Definizione operativa delle grandezze fisiche. I metodi di indagine della Fisica. Campioni e unità di misura, sistemi di unità di misura, analisi dimensionale. Processo di misurazione. Misure dirette e indirette. Campionamento a tempo di integrazione e a conteggi costanti. Errore di misurazione. Sistemi fisici: coordinate di descrizione e di configurazione. Traiettoria configurazionale e spazio delle fasi. Sistemi di coordinate. Cinematica del punto materiale in una dimensione, moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato, moto parabolico, moto armonico. Dinamica di una particella, le leggi di Newton, forze di attrito. Forze di superficie e di volume. Tensore degli sforzi e tensore delle deformazioni. Lavoro ed energia, energia cinetica e teorema lavoro energia. Forze conservative, energia potenziale. Sistemi conservativi, conservazione dell'energia meccanica. Dinamica di un sistema a molte particelle, centro di massa, moto del centro di massa, quantità di moto, conservazione della quantità di moto, conservazione del momento angolare. Urti, impulso e quantità di moto. Moto rotatorio e varabili cinematiche rotazionali. Dinamica rotazionale, momento d'inerzia, tensore di inerzia, momento delle forze. Il teorema di Huyghens-Steiner. Momento angolare, conservazione del momento angolare. I teoremi di Konig. Il pendolo matematico. Il pendolo fisico e le condizioni di reversibilità. Teoria dell'elasticità: modulo di Young, modulo di Poisson, modulo di compressione. Oscillatore armonico, composizione di moti armonici, moto armonico smorzato e forzato, risonanza, risonanza parametrica, cenni sulla risonanza stocastica. Cenni su dinamica Lagrangiana ed equazioni di Lagrange. Cenno sulle equazioni di Hamilton. Variabili cicliche. Omogeneita' del tempo. Omogeneita' dello spazio. Isotropia dello spazio. Lagrangiana di un sistema di particelle interagenti. Forze gravitazionali, la legge di gravitazione universale, l'energia potenziale gravitazionale, il moto dei pianeti e dei satelliti, le leggi di Keplero. Fenomeni ondulatori . Cenni sulla relatività speciale, l'esperimento di Michelson-Morley, le trasformazioni di Lorentz, dilatazione del tempo e contrazione dello spazio; cenni di relatività generale.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: 2494/2 - FISICA I MOD. B ------------------------------------------------------------ Static and Fluid Dynamics. Euler's equation. Bernoulli's theorem. Real fluids and viscosity. Poisseuille's law. Navier-Stokes equations. Systems, state variables, and thermodynamic states. Perfetc gases and their equation of state. Reversible, almost static and irreversible transformations. Polytrophic transformations and changes in state functions. Calorimetry laws. Zero principle of Thermodynamics. Heat transmission. Fourier equation. Continuity and conservation equation. State functions. Internal Energy. First principle of Thermodynamics. Joule experience. Mayer's equation. Euler's formula. Second principle of thermodynamics: formulations of Clausius, Kelvin, axiomatic law and Boltzman. Carnot cycle. Thermodynamic potentials; internal energy, free, entalpia, Gibbs potential, Maxwell relations. Introduction to statistical thermodynamics. Distribution functions and their correlation with measurable quantities. ------------------------------------------------------------ Modulo: 2494/3 - FISICA I MOD. A ------------------------------------------------------------ Operational definition of physical quantities. Physics investigation methods. Units of measurement, unit of measurement systems, dimensional analysis. Measurement process. Direct and indirect measures. Continuous time and constant-count sampling. Measurement errors. Physical systems: description and configuration coordinates. Configuration trajectory and phase space. Coordinate systems. Kinematics of material point in a dimension, uniform straight motion, uniformly accelerated motion, parabolic motion, harmonic motion. Dynamics of a particle, Newton's laws, forces of friction. Surface and volume forces. Stress tensor and strain tensor . Work and energy, kinetic energy and energy work theorem. Conservative forces, potential energy. Conservative systems, mechanical energy conservation. Dynamics of a system of many particles, center of mass, motion of the center of mass, amount of motion, preservation of the amount of motion, storage of the angular moment. Shock, pulse and momentum. Rotational motion and rotational cinematic gates. Rotational dynamics, moment of inertia, tensor of inertia, moment of forces. Huyghens-Steiner's theorem. Angular moment and its conservation. Konig's theorems. The mathematical pendulum. The physical pendulum and reversibility conditions. Elasticity theory: Young module, Poisson module, compression module. Harmonic oscillator, composition of harmonic motions, dampened and forced harmonic motion, resonance, parametric resonance, notes on the stochastic resonance. Notes on Lagrangian dynamics and Lagrange equations. Notes on the Hamilton's equations. Cyclical variables. Time homogeneity. Homogeneity of space. Isotropy of space. Lagrangian of a system of interacting particles. Gravitational forces, the law of universal gravitation, potential gravitational energy, the motion of planets and satellites, the laws of Kepler. Wave Phenomena. Notes on the special relativity, the Michelson-Morley experiment, the Lorentz transformations, the dilation of time and the contraction of space; notes of general relativity.