Topic outline

  • Informazioni generali

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    L'obiettivo del corso è di introdurre i concetti di base del metodo sperimentale e della modellizzazione in fisica, e i principi di meccanica newtoniana, meccanica dei fluidi, termodinamica ed elettromagnetismo.

    Orario:
    Lunedì 11-13
    Giovedì 10-12
    Venerdì 11-13
    Eventuali recuperi di lezioni si terrano i mercoledì 11-13.
    Le registrazioni delle lezioni saranno disponibili sul canale teams di ateneo.

    Tutorato:
    Martedì dalle 14 alle 16 in aula 2 Meccanica Applicata ed. C5
    Tutore: Jacopo Salvalaggio

    Ricevimento:
    Previa e-mail

    Esame:
    Prova scritta di 3 ore comportante domande teoriche ed esercizi di fisica generale analoghi a quelli proposti nel contesto del corso. La consultazione di documenti e appunti durante la prova non è permessa. E' necessario avere con sè la calcolatrice!

    Prerequisiti:

    Conoscenze di analisi matematica (calcolo differenziale e integrale) e di trigonometria

    Bibliografia:
    • R.A. Serway, J. W. Jewett, "Principi di fisica" [abbreviato nel seguito SJ]
    • D. Halliday, R. Resnick "Fondamenti di fisica"
    • H.D. Young, R. A. Freedman,"University Physics"

    • File icon

      Raccolta di esercizi. Note: corretta risposta 2.1.4 (22/3).

    • File icon

      Raccolta dei testi degli esami scritti degli anni passati (senza soluzioni)

    • URL icon

      Link ai quesiti e quiz posti durante le lezioni. L'accesso a wooclap è anonimo: non serve alcuna registrazione

    • URL icon

      I jupyter notebooks permettono di illustrare i concetti teorici presentati a lezione con un approccio computazionale ed esplorare alcuni argomenti in modo autonomo. Una conoscenza di base del linguaggio python è richiesta.

    • Assignment icon

      Prova d'esame (senza voto). Potete caricare i vostri elaborati in qualsiasi momento, preferibilmente in formato pdf.

  • Introduzione

    27/02: Introduzione al metodo sperimentale, grandezze fisiche, definizioni operative, unità di misura, ordini di grandezza, leggi di scala
    02/03: Analisi dimensionale, problemi alla Fermi, incertezze massime e statistiche, cifre significative
    03/03: Propagazione delle incertezze estese, caso di funzioni di 1 o 2 variabili, nozioni sulle incertezze statistiche
    09/03: Metodo sperimentale, modelli e teorie, spiegazione e predizione di fenomeni, verifica sperimentale, misura del periodo di oscillazione di un pendolo semplice, grafici in scala logaritmica

    [SJ 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.10]

  • Cinematica

    10/3: Cinematica 1d: posizione, tempo, velocità media e istantanea, moto rettilineo uniforme, accelerazione media e istantanea, moto uniformemente accelerato, diagrammi del moto

    13/3: Cinematica 2d: sistema di coordinate, coordinate cartesiani e polari, vettori, definizione geometriche, versori, componenti cartesiane, prodotto scalare, cinematica sul piano

    16/3: Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato sul piano, moto di un proiettile, traiettoria, gittata, altezza massima, moto circolare uniforme, accelerazione centripeta, periodo

    [SJ 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4]


    • File icon

      Note: esplicitati passaggi negli integrali con cambio di variabile (10/3); aggiunta proprietà distributiva del prodotto scalare rispetto alla somma vettoriale (13/3)

    • URL icon
      Applicazione "Projectile motion" sul sito PHET
  • Dinamica

    17/03: Percorso storico, verifica empirica della terza legge di Keplero, definizione operativa di forza e massa, principi di Newton, interazione gravitazionale, spiegazione della terza legge di Keplero per le orbite circolari

    20/03: Sistemi di riferimento inerziali, modello di punto materiale, accelerazione di gravità e sua dipendenza dall'altitudine,  interazione elettrostatica, campo gravitazionale, campo elettrico, nozione di dipolo elettrico

    23/03: Carica in campo elettrico uniforme, interazioni magnetiche, forza di Lorentz, carica in campo magnetico costante

    24/03: Forze macroscopiche: peso, forza elastica, tensione, modello di filo ideale, macchina di Atwood, reazione normale

    27/03: Attrito statico, dinamico, viscoso

    30/03: Verifica di dipendenze esponenziali, esempi e applicazioni

    [SJ: 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 5.1, 5.2, 5.4, 5.5, 11.1, 12.1, 19.1, 19.2, 19.4, 19.5, 19.7, 22.1, 22.2, 22.3]

  • Energia e quantità di moto

    31/03: Sistema e ambiente, lavoro di una forza, lavoro elementare, esempi, teorema dell'energia cinetica

    03/04: Forze conservative, energia potenziale, energia meccanica e legge di conservazione, caso di forze non conservative, applicazioni

    14/04: Equilibrio stabile, instabile e indifferente, applicazioni, quantità di moto

    15/04: Leggi di conservazione per sistemi isolati e non isolati, urti elastici e anelastici, applicazioni

    [SJ: 6.1, 6.2, 6.4, 6.5, 6.6, 6.8, 6.10, 7.2, 7.5, 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5]

  • Oscillazioni

    17/4: Oscillatore armonico, posizione di equilibrio, equazione del moto e sua soluzione, periodo, verifica sperimentale, condizioni iniziali, energia meccanica

    20/4: Oscillatore armonico come modello di fenomeni fisici, pendolo semplice, interazione tra atomi neutri, esempi

    SJ: 12.1, 12.2, 12.3, 12.4

  • Fasi della materia

    21/04: Corpi macroscopici, variabili di stato, quantità di sostanza, densità, fasi della materia, gas, liquido, solidi cristallini e solidi amorfi, pressione, legge di Stevino e sua spiegazione

    27/04: Termometria, scala Celsius, scala assoluta, equazioni di stato, leggi empiriche dei gas diluiti, equazione di stato dei gas perfetti, costante universale dei gas, costante di Boltzmann

    28/04: Limiti di validità dell'equazione di stato dei gas perfetti, modello di gas perfetto, interpretazione microscopica di pressione e temperatura

    03/05: Equazione di stato di van der Waals, coesistenza di fase, punto critico, punto triplo, nozioni sui diagrammi di fase

    04/05: Comprimibilità isoterma, legge fondamentale della fluidostatica, modello di atmosfera isoterma, principio di Archimede

    05/05: Idrodinamica di fluidi ideali, equazione di continuità, teorema di Bernoulli (senza dimostrazione), legge di Torricell, esempi


    [SJ: 15.2, 15.3, 15.4, 15.5, 15.6, 15.7, esercizi del capitolo 16]

  • Termodinamica: primo principio

    08/05: Percorso storico, variabili e funzioni di stato, estensività, intensività, additività, equilibrio termodinamico, equilibrio locale, trasformazioni termodinamiche, trasformazioni quasi-statiche, nozioni sulle forme differenziali

    11/05: Lavoro meccanico, esperimento di Joule, primo principio della termodinamica, calore, cenni sull'interpretazione microscopica dell'energia interna e del calore

    12/05: Applicazioni del teorema di equipartizione dell'energia al modello di gas perfetto e di solido armonico, capacità termiche, calore latente, legame con l'energia interna e l'entalpia, legge di Dulong e Petit, relazione di Mayer, legge delle adiabatiche di un gas perfetto (senza dimostrazione)

    [SJ: esercizi del capitolo 17]

  • Termodinamica: secondo principio

    15/05: Necessità di un secondo principio della termodinamica, enunciato, espressione quasi-statica del differenziale dell'entropia, equilibrio, irreversibilità, equazione fondamentale dell'entropia

    18/05: Macchine termiche, termostati, motori bi-termici e loro efficienza, potenza, disuguaglianza di Clausius, caso limite di trasformazioni reversibili, ciclo di Carnot

    19/05: Motore a due e quattro tempi, ciclo di Otto, frigoriferi, pompe di calore e loro efficienza

    22/05: Cenni sulla cristallizzazione delle sfere dure, espansione libera di un gas perfetto e modello schematico, entropia di Boltzmann, interpretazione microscopica dell'entropia

    [SJ: esercizi del capitolo 18]

  • Conduzione termica

    25/05: Conduzione termica, equilibrio locale, corrente e densità di corrente termica, legge di Fourier, equazione del calore 1d

    26/05: Stato stazionario, resistenza termica, resistenze termiche in serie e applicazione ai doppi vetri, resistenze termiche in parallelo

    [SJ 17..10]

  • Conduzione elettrica

    29/05: Richiami di elettrostatica, potenziale elettrico, conduttori elettrici, equilibrio elettrostatico, condensatore, capacità elettrica, associazione di condensatori in serie e in parallelo

    31/05: Conduzione elettrica, corrente e densità di corrente elettrica, legge di Ohm, analogia con la conduzione termica, resistenze elettriche e loro associazione in serie e parallelo, relazione tra conducibilità termica ed elettrica, nozioni sull'effetto Joule, nozioni sulla dipendenza della resistività dalla temperatura e sulla superconduttività

    [SJ 20.1, 20.2, 20.6, 20.7, 20.8, 21.1, 21.2, 21.3, 21.4, 21.5, 21.7]