Insegnamento mutuato da: B030518 - FISICA Laurea Triennale (DM 270/04) in INGEGNERIA BIOMEDICA
Lingua Insegnamento
Italiano (si può usare la lingua inglese, francese o spagnola per i ricevimenti e gli esami)
Contenuto del corso
Introduzione al metodo scientifico. Cinematica del punto. Dinamica del punto materiale. Dinamica dei sistemi. Dinamica del corpo rigido. Meccanica dei fluidi. Oscillazioni. Termodinamica.
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci
Elementi di Fisica - Meccanica e Termodinamica
Edises, Napoli ISBN: 8879592084
Bruzzi Cataliotti Fanelli - Elementi di Meccanica e Termodinamica
I Ed. 2013 Vol. form.to 17x24 in brossura Pag. 208 ISBN: 9788874885831
Mara Bruzzi, Esercizi svolti di fisica generale
Editrice Esculapio - Progetto Leonardo - Bologna
ISBN: 978-88-7488-247-2
Qualsiasi altro testo universitario che copra gli argomenti del corso è accettabile.
Obiettivi Formativi
Il corso si propone di fare acquisire allo studente un metodo scientifico per lo studio e la schematizzazione di sistemi e fenomeni fisici. Vengono presentate e discusse nozioni di fisica di base concernenti meccanica, termodinamica, elettromagnetismo e di alcuni aspetti fondamentali della fisica moderna.
Capacità acquisite:
1) Acquisizione di un metodo scientifico per lo studio e la schematizzazione di sistemi e fenomeni fisici.
2) Conoscenza delle nozioni fisiche di base concernenti meccanica, termodinamica, elettromagnetismo e di alcuni aspetti fondamentali di fisica moderna, secondo quanto indicato nel programma del corso.
3) Capacità di utilizzare correttamente tali nozioni e di eseguire le operazioni ed i calcoli relativi.
Prerequisiti
1) Nozioni di matematica secondo quanto previsto dai programmi ministeriali della scuola secondaria superiore.
2) Capacità di utilizzare correttamente tali nozioni e di eseguire le operazioni ed i calcoli relativi.
Metodi Didattici
Il corso prevede lezioni ed esercitazioni in aula.
Il corso è complementato da elementi video, quiz e materiale multimediale che verrà fornito attraverso la piattaforma di e-learning di ateneo
Altre Informazioni
Vedere il sito del corso sulla piattaforma di e-learning di ateneo
Modalità di verifica apprendimento
L'esame si compone di prove scritte ed orali con le seguenti modalità.
Prova scritta
La prova scritta è formata da esercizi sui temi trattati nel corso. Viene effettuata una prova scritta separata per la parte I (Meccanica e termodinamica ) e la parte II (Elettromagnetismo). La prova scritta è da ripetersi se il voto è inferiore a 17/30. In caso di prove scritte ripetute, il voto della prova è quello corrispondente all'ultimo compito scritto consegnato dallo studente.
Prova orale
La prova orale è separata per le due parti ed obbligatoria se il risultato del corrispondente compito scritto è compreso tra 17/30 e 20/30, è invece facoltativa da 21/30 a 30/30.
Voto Finale
In voto finale risulta dalla sintesi dei due voti parziali.
Programma del corso
Introduzione
Il metodo scientifico. Definizione operativa delle grandezze fisiche. Sistemi di unità di misura. Calcolo dimensionale. Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni con i vettori: somma, differenza, prodotto scalare, prodotto vettoriale. Versori. Sistemi di riferimento cartesiani ortogonali e versori degli assi.
Cinematica del punto
Sistemi di riferimento. Legge oraria e traiettoria. Il vettore posizione. Il vettore velocità media ed istantanea. Il vettore accelerazione. Dall'accelerazione, alla velocità, alla legge oraria: il procedimento di integrazione. Moto rettilineo uniforme ed uniformemente accelerato. Traiettorie curvilinee. Ascissa curvilinea sulla traiettoria. Versore tangente e normale alla traiettoria. Moto circolare uniforme e non uniforme; vettore velocità angolare. Accelerazione tangenziale e centripeta nel moto circolare. Componenti intrinseche dell'accelerazione nel moto su una traiettoria qualunque. Raggio di curvatura della traiettoria. Accelerazione di gravità. Moto armonico. Il moto dei gravi in prossimità della superficie terrestre.
Dinamica del punto materiale
Definizione di forza. Principio di inerzia. Sistemi di riferimento inerziali. Secondo principio della dinamica. Massa inerziale. Terzo principio della dinamica. Il problema fondamentale della dinamica: dalle forze al moto. Moto sotto l'azione di una forza costante. Forze vincolari. Forse di attrito. Moto di un punto materiale vincolato. Forza di attrito statico e dinamico. Forze elastiche. Moto di un punto soggetto a forze elastiche. Il pendolo semplice. Sistemi di riferimento in moto relativo: relazione fra velocità ed accelerazioni misurate nei due sistemi di riferimento. Sistemi di riferimento non inerziali nello studio della dinamica di un punto materiale. Impulso e quantità di moto. Teorema dell'impulso. Lavoro di una forza: definizione ed unità di misura. Teorema delle forze vive, energia cinetica. Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Forze non conservative. La potenza. Oscillatore armonico.
Dinamica dei sistemi e dei corpi rigidi
Sistemi di punti materiali. Forze interne ed esterne. Definizione di centro di massa. Prima equazione cardinale della dinamica dei sistemi. Teorema del moto del centro di massa. Conservazione della quantità di moto. Momento angolare. Momento di una forza. Coppia di forze. Momento di una coppia. Centro di un sistema di forze parallele. Baricentro. Seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi. Conservazione del momento angolare. Energia cinetica e potenziale di un sistema di punti materiali. Sistema di riferimento del centro di massa. Teorema dell'energia cinetica per un sistema di punti materiali. Conservazione dell'energia per i sistemi di punti materiali. Urti elastici ed anelastici. Corpo esteso. Momento di inerzia. Statica del corpo rigido. Moto di un corpo rigido. Teorema di Huygens-Steiner. Energia cinetica di un corpo rigido in rotazione attorno ad un asse fisso. Pendolo composto. Moto di puro rotolamento. Impulso angolare. Momento dell'impulso.
Meccanica dei fluidi
Fluidi ideali e reali. Densità. Forze di volume e di superficie. Pressione: definizione ed unità di misura. Fluidi in equilibrio. Legge di Stevino. Barometro a mercurio e pressione atmosferica. Legge di Pascal. Legge di Archimede. Dinamica di un fluido ideale. Moti stazionari. Linee di corrente e linee di flusso. Portata. Legge della costanza della portata. Teorema di Bernoulli e sue applicazioni. Viscosità e legge di Poiseuille.
Termodinamica
Sistemi termodinamici, ambiente, universo. Variabili di stato intensive ed estensive. Equilibrio termodinamico. Principio zero della termodinamica. Definizione della temperatura, termometri. Scale di temperatura. Sistemi adiabatici. Esperienze di Joule: lavoro, calore, energia interna: primo principio della termodinamica. Capacità termica e calori specifici. Calori latenti. Trasmissione del calore. Trasformazioni termodinamiche reversibili ed irreversibili. Equazione di stato dei gas ideali. Energia interna di un gas perfetto. Relazione di Mayer fra i calori specifici a volume e pressione costante di un gas perfetto. Trasformazioni isobara, isocora, isoterma, adiabatica del gas ideale. Trasformazioni cicliche. Ciclo di Carnot. Cicli frigoriferi. Gas reali: equazione di stato di Van der Waals, diagrammi pV e pT. Teoria cinetica dei gas. Equipartizione dell'energia. Secondo principio della termodinamica: enunciati di Clausius e Kelvin-Planck e loro equivalenza. Teorema di Carnot. Teorema di Clausius. Entropia. Il principio dell'aumento dell'entropia. Entropia del gas ideale. Calcoli di variazioni di entropia.