Nicola Cavallo  

 

Su

Fisica I

A.A. 2012-2013

per il Corso di Laurea in Chimica

horizontal rule

Programma del Corso di Fisica I

Dipartimento di Scienze - Corso di Laurea in Chimica
Anno Accademico 2012-2013
Docente: Prof. Nicola Cavallo
Tipo: Corso fondamentale 
Impegno [ore]: lezione: 64, crediti: 8
 

 

Scopo del Corso

La Fisica è lo studio sistematico del mondo che ci circonda, una disciplina che cerca di descrivere in modo quantitativo la realtà naturale attraverso l’applicazione del metodo scientifico (osservazione unita a logica e raziocinio). Per applicare i risultati di tale disciplina occorre, naturalmente, acquisire una serie di nozioni fondamentali sulle quali costruire ed espandere la propria conoscenza.

Il corso di Fisica I si propone di fornire i concetti fondamentali necessari alla comprensione ed interpretazione dei principali fenomeni della fisica classica, con particolare riferimento alla meccanica ed alla termodinamica.

Prerequisiti

Per poter agevolmente seguire il corso si richiede una conoscenza dei principali concetti dell'Analisi

Propedeuticità

Nessuna

Programma del Corso

Introduzione

bullet

Perché la Fisica: Una definizione di Fisica come scienza sperimentale. Fisica ed altre scienze sperimentali. Dall’infinitamente piccolo all’infinitamente grande. Le fasi del Metodo Sperimentale. Osservazione, misura, previsioni. Metodo induttivo e metodo deduttivo. Leggi fisiche. Teorie fisiche ed applicabilità. Principi e Modelli.

bullet

Richiami di matematica: Simboli matematici. Notazione scientifica. Potenze del dieci. Logaritmi. Geometria. Trigonometria. Calcolo differenziale. Calcolo integrale.

Parte I: Cinematica e Meccanica

bullet

Introduzione ai vettori: Grandezze scalari e vettoriali. Spostamento. Definizione di vettore e proprietà. Somma di vettori. Componenti di un vettore. Prodotto di vettori (prodotto scalare, prodotto vettoriale).

bullet

Osservazione e Misura: Processo di misura, Il Sistema Internazionale delle unità di misura. Cambiamento di unità. Misura della lunghezza, del tempo e della massa. Analisi dimensionale. Stima dell'ordine di grandezza. Errori di approssimazione.

bullet

Moto rettilineo: Scopo della cinematica. Punto materiale nel moto rettilineo. Posizione, spostamento, traiettoria. Legge oraria. Velocità media ed istantanea. Accelerazione media ed istantanea Equazioni generali della cinematica Moto di un grave in caduta libera. Esempi.

bullet

Moto in 2 e 3 dimensioni: Dal moto unidimensionale a quello a 2 e 3 dimensioni. Posizione e Spostamento. Velocità vettoriale media e istantanea. Accelerazione vettoriale media e istantanea Moto dei proiettili. Indipendenza dei moti orizzontali e verticali Equazione della traiettoria. Moto circolare uniforme Moto relativo unidimensionale. Moto relativo bidimensionale.

bullet

Forza e moto: Introduzione alle cause del moto. Prima legge di Newton. Definizione operativa di Forza. Sistema inerziali e non inerziali. Concetto di Massa. Seconda legge di Newton. Concetto di Peso. Terza legge di Newton. . Forze di contatto. Attrito statico. Attrito dinamico. Resistenza del mezzo. Velocità limite. Moto circolare uniforme

bullet

Energia cinetica e Lavoro: Introduzione al concetto di energia. Energia cinetica. Lavoro. Teorema dell'energia cinetica. Lavoro della forza gravitazionale. Lavoro della forza elastica. Lavoro di una forza generica. Potenza.

bullet

Energia potenziale e conservazione dell'energia: Introduzione al concetto di “conservazione”. Concetto di energia potenziale. Energia potenziale gravitazionale. Energia potenziale elastica. Classificazione della forze. Forze conservative. Forze non conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Derivazione della forza dall’energia potenziale. Analisi grafica. Forze esterne con e senza attrito. Conservazione dell’energia. Potenza.

bullet

Centro di massa e quantità di moto: Concetto di centro di massa. Seconda legge di Newton. Quantità di moto. Urti. Concetto di impulso. Conservazione della quantità di moto. Quantità di moto ed energia cinetica negli urti. Urti anelatici ed elastici. Sistemi a massa variabile.

bullet

Rotazione e Rotolamento: Variabili rotazionali (posizione, spostamento, velocità ed accelerazione) Vettorialità delle grandezze angolari. Rotazione con accelerazione angolare costante. Variabili lineari e angolari. Energia cinetica rotazionale. Concetto di momento d’inerzia. Momento di una forza. Seconda legge di Newton per il moto rotatorio. Lavoro ed energia cinetica rotazionale. Definizione di Rotolamento. Energia cinetica. Concetto di Momento angolare. Seconda legge di Newton in forma angolare. Momento angolare di un sistema di particelle e di un corpo rigido in rotazione. Conservazione del momento angolare

bullet

Equilibrio e Stabilità: Concetti di stabilità e di equilibrio. Tipo di equilibrio (stabile, instabile). Requisiti per l'equilibrio. Centro di gravità. Elasticità. Deformazione di un solido (Sforzi di trazione, compressione, taglio)

bullet

Gravitazione: Introduzione. Legge di Gravitazione di Newton. Estensione a corpi non puntiformi. Gravità in prossimità della Terra. Differenza g-ag. Massa volumica della Terra. Non sfericità della Terra. Rotazione terrestre. Gravità all’esterno della Terra. Gravità all’interno della Terra. Energia potenziale gravitazionale. Velocità di fuga. Leggi di Keplero.

bullet

Fluidi ideali: Il concetto di fluido. I fluidi in natura. Massa volumica (densità). Concetto di Pressione. Misura della pressione e strumenti. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli. (fino a pressione idrostatica)

bullet

Fluidi reali: Flusso laminare e turbolento. Coesione. Forze di Van der Waals. Effetti di superficie. Tensione superficiale. Adesione. Diffusione. Legge di Laplace. Viscosità

bullet

Oscillazioni: Concetto di oscillazione. Moto armonico semplice (velocità, accelerazione, forza, energia). Pendolo. Moto armonico e moto circolare uniforme. Smorzamento. Oscillazioni forzate.

bullet

Onde: Onde trasversali e longitudinali. Velocità di propagazione dell'onda. Energia di un'onda. Equazione dell'onda. Principio di sovrapposizione. Interferenza. Onde stazionarie. Onde acustiche. Battimento. Effetto Doppler.

Parte II: Termodinamica

bulletTemperatura, calore, termodinamica: Concetto di temperatura. La legge zero della termodinamica. Misura della temperatura e strumenti. Scale Celsius e Fahrenheit. Dilatazione termica. Temperatura e calore. Assorbimento del calore da parte della materia. Prima legge della termodinamica. Trasmissione del calore
bulletTeoria cinetica dei gas: Definizione di gas. Mole, Concetto di "gas ideale". Trasformazioni isoterme, isocore, isobare. Relazione tra pressione e velocità della molecole. Energia cinetica traslazionale. Libero cammino medio. Distribuzione delle velocità. Energia interna. Calore specifico molare a volume e pressione costanti. Gradi di libertà. Espansione adiabatica.
bulletEntropia e Seconda legge della termodinamica: L’aspetto fisico. Processi irreversibili ed entropia. Variazione di entropia. Seconda legge della termodinamica. L’entropia nel mondo reale: macchine termiche e macchine frigorigene. Rendimento delle macchine reali. Entropia e statistica.

Frequenza al corso

La frequenza al corso non é obbligatoria ma é di importanza essenziale sia per l'apprendimento dei concetti fondamentali della teoria che per acquisire la necessaria manualità nella risoluzione degli esercizi.

Esame

L'esame consta di una prova scritta ed una prova orale riguardanti gli argomenti trattati nel corso delle lezioni.

Testi consigliati

David Halliday, Robert Resnick e Jearl Walker

Fondamenti di Fisica: Meccanica, Termologia (SESTA EDIZIONE)

Casa Editrice Ambrosiana

Ricevimento degli studenti

Giovedì, ore 10:30-11:30 (Macchia Romana 1° piano, stanza n.94b)