Obiettivi Formativi

Il corso si propone di fornire una conoscenza organica delle leggi fondamentali della Meccanica classica e della Termodinamica, e di sviluppare la capacità dello studente nella risoluzione di specifici problemi.

Learning Goals

The aim of the course is to provide students with the basic laws and methods of classical mechanics and of thermodynamics, and to develop their skills in the application of these laws to specific mechanical problems.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Teaching Methods

Lectures and exercises in classroom.

Prerequisiti

Conoscenza di base della matematica

Prerequisites

Knowledge of fundamentals of mathematics

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta e in una orale. Lo scritto è valido per tutta la sessione in cui viene superato. La prova orale determina il voto finale.

Assessment

Written solutions of elementary problems. Oral discussion of the course topics. The passed test only holds for that session of exams. The final grade of the exam derives from the oral test.

Programma del Corso

Grandezze fisiche e unità di misura. Analisi dimensionale. Errori nelle misure. Grandezze scalari e vettoriali e loro proprietà. Cinematica del punto. Moto rettilineo – velocità – accelerazione. Moto unidimensionale con accelerazione costante. Moto circolare uniforme. Moto parabolico. Accelerazione radiale e tangenziale. Dinamica del punto. Concetto di forza. Sistemi di forze in due e tre dimensioni. Leggi di Newton. Equilibrio. Forze d’attrito. Piano inclinato. Lavoro ed energia. Energia cinetica. Teorema dell’energia cinetica. Forze conservative e non conservative. Energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Quantità di moto e urti. Sistemi di punti. Forze interne e forze esterne. Il centro di massa. Teorema del centro di massa. Quantità di moto e sua conservazione. Impulso. Urti elastici, anelastici e completamente anelatici in una dimensione. Dinamica del corpo rigido. Rotazione di un corpo rigido intorno ad un asse fisso. Variabili angolari e variabili lineari. Energia cinetica rotazionale. Momenti di inerzia. Momento di una forza. Momento angolare. Momento angolare di un corpo rigido in rotazione. Conservazione del momento angolare per un sistema isolato. Equilibrio statico del corpo rigido. Meccanica dei fluidi. Pressione. Equilibrio statico di un fluido. Legge di Pascal. Principio di Archimede. Fluido ideale. Dinamica dei fluidi. Regime stazionario. Portata. Teorema di Bernoulli ed applicazioni. Termometria: equazione di stato di un sistema termodinamico; leggi dei gas; equazione di stato dei gas perfetti e dei gas reali; postulato zero della termodinamica; scale di temperature. Calorimetria: calorimetri, caloria, calori specifici e trasporto del calore. Termodinamica: reversibilita' e irreversibilita' delle trasformazioni termodinamiche; primo principio della termodinamica e relazione di Mayer; sorgenti e macchine termiche e secondo principio della termodinamica; teoremi di Carnot e di Clausius; entropia e suo principio. Teoria cinetica dei gas; terzo principio della termodinamica. Moti oscillatori. Moto armonico. Energia di un oscillatore armonico. Confronto tra moto armonico e moto circolare uniforme. Pendolo semplice e composto.

Course Syllabus

Fundamental quantities and units. Dimensional analysis. Statistics. Scalar, vectors and their properties. Kinematics of particles. Velocity and acceleration. Uniform velocity and acceleration. Uniform circular motion. Parabolic motion. Radial and tangential acceleration. Dynamics of particles. Systems of forces in two and three dimensions. Equilibrium. Newton's laws. Friction forces. Inclined plane. Work - energy relations. Kinetic energy. Work- kinetic energy theorem. Conservative and non conservative forces. Potential energy. Conservation law for mechanical energy. Quantity of motion. Internal and external forces. Center of mass. Conservation law for the quantity of motion. Elastic, inelastic and perfectly inelastic collisions. Rigid body dynamics. Linear and angular variables. Rotational kinetic energy. Rotation and translation about a fixed axis. Moment of inertia. Moment of a force. Angular momentum and conservation. Equilibrium for a rigid body. Thermometry: equation of state of a thermodynamic system; Boyle's and Charles' laws; equations of state of perfect and real gases; zeroth postulate of thermodinamics; scales of temperature. Calorimetry: calorimeters, calorie, specific heat, and heat transfer. Thermodynamics: reversibility and irreversibility of thermodynamic  transformations; first law of thermodynamics and Mayer's equation; heat reservoirs and heat engines and second law of thermodynamics; Carnot's and Clausius' theorems; entropy and entropy law. Gas kinetic theory; third law of thermodynamics. Mechanics of fluids. Pressure. Static equilibrium. Pascal law. Archimede principle. Ideal fluid. Dynamics of fluids. Mass flow rate. Bernoulli theorem and applications. Harmonic motion. Energy for an harmonic motion. Harmonic motion and uniform circular motion. Simple and compound pendulum.