Schema della sezione

  • 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 9-11
    Martedì 13-15
    Venerdì 10-12
    I video delle lezioni saranno disponibili sul canale teams di ateneo.

    Tutorato:
    Martedì 16-18 aula Morin ed. H2bis
    Tutore: Alberto Frontino Crisafulli (alberto.frontinocrisafulli@studenti.units.it)

    Ricevimento:
    Lunedì pomeriggio via teams (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. L'utilizzo della calcolatrice è autorizzato.

    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"

  • Introduzione

    01/03: Introduzione al metodo sperimentale, grandezze fisiche, definizioni operative, unità di misura, ordini di grandezza, leggi di scala
    04/03: Analisi dimensionale, problemi alla Fermi, incertezze massime e statistiche, cifre significative
    07/03: Propagazione delle incertezze massime, caso di funzioni di 1 o 2 variabili, nozioni sulle incertezze statistiche
    08/03: Metodo sperimentale, modellizzazione, 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

    11/03: cinematica 1d: posizione, tempo, velocità media e istantanea, moto rettilineo uniforme, accelerazione media e istantanea, moto uniformemente accelerato, diagrammi del moto

    14/03: cinematica 2d: sistema di coordinate, coordinate cartesiani e polari, vettori, definizione geometriche, versori, componenti cartesiane, prodotto scalare, cinematica sul piano

    15/03: 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]


  • Dinamica

    18/03: 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

    21/03: 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

    22/03: carica in campo elettrico uniforme, interazioni magnetiche, forza di Lorentz, carica in campo magnetico costante, forze macroscopiche, peso

    25/03: forza elastica, tensione, modello di filo ideale, macchina di Atwood, reazione normale, attrito statico e dinamico

    28/03: attrito viscoso, 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

    29/03: sistema e ambiente, lavoro di una forza, lavoro elementare, esempi, teorema dell'energia cinetica

    01/04: forze conservative, energia potenziale, energia meccanica e legge di conservazione, teorema dell'energia meccanica, applicazioni

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

    05/04: leggi di conservazione per sistemi isolati e non isolati, urti elastici e anelastici, impulso

    [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

    08/04: oscillatore armonico, posizione di equilibrio, equazione del moto e sua soluzione, frequenza angolare e periodo, verifica sperimentale, condizioni iniziali, energia meccanica

    11/04: 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

    12/04: 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

    22/04: 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

    26/04: limiti di validità dell'equazione di stato dei gas perfetti, modello di gas perfetto, interpretazione microscopica di pressione e temperatura

    29/04: equazione di stato di van der Waals, coesistenza di fase, punto critico, punto triplo, nozioni sui diagrammi di fase

    03/05: comprimibilità isoterma, legge fondamentale della fluidostatica, modello di atmosfera isoterma, principio di Archimede

    06/05: idrodinamica di fluidi ideali, equazione di continuità, teorema di Bernoulli (senza dimostrazione), legge di Torricelli


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

  • Termodinamica: primo principio

    09/05: percorso storico, variabili e funzioni di stato, estensività, intensività, additività, equilibrio termodinamico, equilibrio locale, trasformazioni termodinamiche, trasformazioni quasi-statiche, nozioni sulle forme differenziali

    10/05: lavoro meccanico, esperimento di Joule, primo principio della termodinamica, calore, cenni sull'interpretazione microscopica dell'energia interna e del calore

    13/05: 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

    16/05: necessità di un secondo principio della termodinamica, enunciato, espressione quasi-statica del differenziale dell'entropia, equilibrio, irreversibilità, equazione fondamentale dell'entropia

    17/05: macchine termiche, termostati, motori bi-termici e loro efficienza, caso limite di trasformazioni reversibili, ciclo di Carnot, disuguaglianza di Clausius, potenza

    20/05: motore a due e quattro tempi, ciclo di Otto, frigoriferi, pompe di calore e loro efficienza

    23/05: 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

    24/05: conduzione termica, equilibrio locale, corrente e densità di corrente termica, legge di Fourier, equazione del calore 1d

    24/05: stato stazionario, resistenza termica, resistenze termiche in serie e applicazione ai doppi vetri, resistenze termiche in parallelo

    [SJ 17..10]

  • Elettricità

    27/05: richiami di elettrostatica, potenziale elettrico, conduttori elettrici, equilibrio elettrostatico, condensatore, capacità elettrica, associazione di condensatori in serie e in parallelo

    30/05: 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 sulla dipendenza della resistività dalla temperatura e sulla superconduttività

    31/05: aspetti microscopici della conduzione elettrica, velocità di deriva, modello di Drude

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