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Il corso si propone di fornire una conoscenza organica delle leggi fondamentali della meccanica classica del punto materiale e dei sistemi, una conoscenza di base della termologia, della termodinamica e delle proprietà dei gas.

Alla fine del corso lo studente dovrebbe essere in grado di risolvere semplici problemi numerici relativi agli argomenti trattati e rispondere a quesiti relativi agli argomenti di teoria svolti

Conoscenze di algebra, geometria e trigonometria a livello di scuola media superiore.

Conoscenze elementari di calcolo differenziale e calcolo integrale.

Metodo scientifico, grandezze fisiche (scalari e vettoriali)

Cinematica del punto

Dinamica del punto

Lavoro ed energia

Dinamica dei sistemi a più corpi

Moto rotazionale e moto dei sistemi rigidi

Moti oscillatori

Gravitazione

Cenni di meccanica dei fluidi

Calore e primo principio della termodinamica

Macchine termiche, entropia e secondo principio della termodinamica

Introduzione e grandezze fisiche: Grandezze fondamentali, derivate ed unità di misura; ordini di grandezza e cifre significative; sistemi di coordinate e sistemi di riferimento; grandezze vettoriali e scalari.

Richiami di calcolo: Algebra dei vettori: somma, prodotto scalare-vettore, prodotto scalare e prodotto vettoriale; derivata ed integrale di funzioni di una variabile; derivata temporale di funzioni vettoriali.

Cinematica del punto: Introduzione ai concetti di posizione, velocità ed accelerazione; moto in una dimensione: moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato; natura vettoriale delle grandezze cinematiche; moto in 2 e 3 dimensioni: moto del proiettile, moto circolare, moto vario, moti relativi.

Dinamica del punto: Introduzione del concetto di forza; prima legge di Newton, sistemi inerziali; seconda legge di Newton; terza legge di Newton; esempi notevoli di forze: attrazione gravitazionale, comportamento di un grave sulla superficie terrestre, forze elastiche, attriti statici e dinamici, attriti viscosi; forze apparenti.

Lavoro ed energia: Definizione di lavoro ed energia cinetica; teorema delle forze vive; definizione di energia potenziale e di energia meccanica; conservazione dell'energia meccanica, forze conservative e dissipative.

Quantità di moto e urti: Definizione di quantità di moto e di impulso; conservazione della quantità di moto; urti elastici ed anelastici in una e due dimensioni; definizione di centro di massa; forze esterne ed interne; seconda legge di Newton per un sistema di punti materiali.

Moto rotazionale e moto dei sistemi rigidi: Velocità angolare, accelerazione angolare; momento d'inerzia ed energia cinetica rotazionale; momento delle forze; seconda legge di Newton in forma angolare, momento angolare e sua conservazione; definizione di corpo rigido e sue condizioni di equilibrio; rotazione di un corpo rigido rispetto ad un asse fisso, moto di rotolamento.

Il concetto di temperatura: Principio zero della termodinamica; dilatazione termica, termometri e scale di temperatura; variabili e funzioni di stato; definizione di gas perfetto; equazione di stato di un gas perfetto; trasformazioni termodinamiche dei gas perfetti. 

Calore e primo principio della termodinamica: Calore, energia termica, energia interna; calore specifico, calore latente e cambiamenti di stato; lavoro nelle trasformazioni termodinamiche dei gas perfetti; il primo principio della termodinamica e sue applicazioni: analisi delle trasformazioni isobare, isocore, isoterme ed adiabatiche.

Macchine termiche, entropia e secondo principio della termodinamica: Reversibilità delle trasformazioni termodinamiche; macchine termiche e secondo principio della termodinamica; equivalenza tra i vari enunciati; ciclo e teorema di Carnot, definizione di entropia; variazione di entropia nelle trasformazioni reversibili ed irreversibili; riformulazione in termini di entropia del secondo principio della termodinamica.

Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche

La prova finale di verifica è divisa in due parti che avranno luogo nella stessa settimana:

Uno scritto con quiz a risposta multipla su tutti gli argomenti trattati nel corso con lo scopo di valutare lo studio della materia e la comprensione degli argomenti più importanti. Esso ha carattere selettivo, in quanto lo studente che non mostri una sufficiente conoscenza degli argomenti non è ammesso alla prova successiva. Lo studente, per superare la prova, deve acquisire almeno 18 punti su 30. Il tempo previsto per la prova è di 1 ora e mezza. Non sarà consentito consultare testi o utilizzare PC, smartphone, tablet. Sarà consentito l’uso della calcolatrice.

Una prova orale che verterà su tutti gli argomenti trattati a lezione. Il voto finale sarà espresso in trentesimi e sarà determinato sulla base del colloquio orale.

Fondamenti di Fisica, D. Halliday, R. Resnick, J. (riferimento)

Elementi di Fisica – Meccanica Termodinamica, P.Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci (approfondimento)

All’inizio del corso, dopo aver descritto obiettivi, programma e metodi di verifica, il docente mette a disposizione degli studenti il proprio sito web per ogni ulteriore informazione. Contestualmente, raccoglie l’elenco degli studenti che intendono iscriversi al corso, corredato di nome, cognome, matricola ed e-mail.

Orario di ricevimento: il martedì dalle 15:30 alle 17:30 e il giovedì dalle 11:30 alle 13:30 presso lo studio del Docente.

Oltre all’orario di ricevimento settimanale, il docente e? disponibile in ogni momento per un colloquio con gli studenti, previo appuntamento attraverso la propria e-mail istituzionale.

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13/3/2020

16/6/2020

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