Laurea Triennale in Chimica - a.a. 2005-06
Corso di Fisica Generale 1
Docente: Fabio Zwirner
E-mail: fabio.zwirner@pd.infn.it

Orario delle lezioni (T=teoria, E=esercizi)

Giorno:	Lunedì (T)	Martedì (T)	Venerdì (E)
Ora:	11:30-13:15	10:30-11:15	9:30-11:15
Aula:	H	H	H

Il corso è terminato. Risultati del primo compito scritto: 20 aprile , 12 maggio (recupero) . Risultati del secondo compito scritto: 16 giugno. Risultati delle prove scritte d'esame: 20 giugno (soluzione) , 19 luglio (soluzione) , 23 agosto (soluzione) , 18 settembre (soluzione) , 29 gennaio (soluzione) , 14 febbraio (soluzione) . Prossimo appello orale: 15/2/07 alle ore 14 in Aula L1.

Indicazioni generali

Il corso è finalizzato all'acquisizione delle conoscenze di base di Meccanica nonché al raggiungimento della capacità di risolvere quantitativamente esercizi sugli stessi argomenti.

Programma di massima

Grandezze fisiche e unità di misura. Vettori. Cinematica del punto. Dinamica del punto. Forze, lavoro ed energia. Momenti angolari. Moti relativi. Dinamica dei sistemi di punti materiali. Gravitazione. Dinamica del corpo rigido. Meccanica dei fluidi. Fenomeni oscillatori ed onde meccaniche.

Testo di riferimento

• P.Mazzoldi, M.Nigro e C.Voci
  Elementi di Fisica I: Meccanica
  Casa Editrice EdiSES (2000)
  

Altri testi (per eventuale consultazione)

• R.Resnick, D.Halliday e K.S.Krane
  Fisica 1
  Casa Editrice Ambrosiana (2003)
  
• R.A.Serway e R.J.Beichner
  Fisica per Scienze ed Ingegneria, vol.I
  Casa Editrice EdiSES (2002)
  
• J.S.Walker
  Fondamenti di Fisica
  Zanichelli editore (2005)
  
• D.E.Roller e R.Blum
  Fisica, vol.I
  Zanichelli editore (1984)
  

Per i più curiosi

• R.P. Feynman
  La Fisica di Feynman, vol.I
  Zanichelli editore (2001)
  

Modalità dell'esame

Prova scritta che prevede la soluzione di esercizi di Meccanica e successiva prova orale sui contenuti del corso elencati nel programma dettagliato. Il superamento delle prove scritte durante il corso equivale al superamento della prova scritta d'esame.

Programma dettagliato (T)

• [27/02/06 (2 ore) (Prefazione, App.A, App.B, App.C.1 e C.2)]: Introduzione al corso. La descrizione della realtà fisica: grandezze fisiche ed unità di misura; incertezze di misura; grandezze fondamentali e derivate; il Sistema Internazionale; unità di lunghezza, tempo e massa; misura degli angoli; analisi dimensionale. Elementi di calcolo vettoriale: grandezze scalari e vettoriali; rappresentazione grafica dei vettori; vettori applicati; prodotto di un vettore per un numero; vettore opposto; versori; somma di due vettori; differenza di due vettori.
• [28/02/06 (1 ora) (App.C.2 e C.3)]: Ancora sul calcolo vettoriale: componenti di un vettore in una base assegnata; prodotto scalare e proprietà ; prodotto vettoriale e proprietà ; operazioni con i vettori in componenti.
• [3/03/06 (2 ore) (1.1, 1.2, 1.3, 1.4; 2.1, 2.2, 2.5, App.C.4)]: Introduzione alla cinematica del punto: cinematica e dinamica, il concetto di punto materiale, legge oraria, traiettoria. Moto rettilineo: diagramma orario; velocità media, velocità istantanea, moto rettilineo uniforme; accelerazione media, accelerazione istantanea, moto uniformemente accelerato; soluzione generale del problema inverso e casi particolari. Moto nello spazio: raggio vettore, vettori velocità e accelerazione e loro proprietà .
• [6/03/06 (2 ore)]: Lezione annullata (inaugurazione anno accademico).
• [7/03/06 (1 ora) (1.5; 2.4)]: Caduta libera dei corpi, come esempio di moto uniformemente accelerato: scelta del riferimento e condizioni iniziali, legge oraria, equazione della traiettoria; moto di un proiettile: gittata, tempo di volo, alzo ottimale, direzione della velocità , velocità di impatto, altezza massima raggiunta.
• [13/03/06 (2 ore) (2.1, 2.2, 2.3; 1.6; C.4; 5.1, 5.2, 5.3)]: Moto circolare: coordinata d'arco e coordinata angolare, versore radiale e tangenziale, velocità ed accelerazione angolare, accelerazione centripeta e tangenziale, moto circolare uniforme. Componenti tangenziale e normale dell'accelerazione per un moto generico. Moti relativi (solo traslazioni).
• [20/03/06 (2 ore) (3.1, 5.2; 3.2, 3.3; 3.4; 3.5, 3.6, 3.12; 3.7, 11.2, 11.3)]: Dinamica del punto materiale: principio di inerzia e concetto di forza, sistemi di riferimento inerziali; seconda legge di Newton, misura delle forze con il dinamometro, massa inerziale; sistemi non inerziali e forze apparenti; terza legge di Newton; quantità di moto e formulazione alternativa delle tre leggi di Newton in termini della quantità di moto. Composizione delle forze: risultante, equilibrio statico, reazioni vincolari nella statica. Ancora sulle forze: classificazione ed azione dinamica. La legge di gravitazione universale, massa gravitazionale ed inerziale, la forza peso.
• [21/03/06 (1 ora) (3.10, 1.6; 3.8)]: Ancora sulle forze: forze elastiche, equazione del moto armonico, soluzione generale e sue proprietà ; forze di attrito, attrito statico e dinamico, coefficienti di attrito.
• [24/03/06 (2 ore) (3.9; 3.13, 3.14; 4.1, C.5)]: Il piano inclinato senza e con attrito. Il pendolo semplice. Lavoro di una forza, potenza, energia cinetica e teorema delle forze vive.
• [27/03/06 (2 ore) (4.2, 4.3, 4.4; 4.5, 4.6; C.3, 4.7)]: Lavoro delle forze peso, elastica e di attrito dinamico. Forze conservative, energia potenziale, principio di conservazione dell'energia meccanica e sue applicazioni. Momento di un vettore rispetto ad un punto, momento angolare e momento di una forza, teorema del momento angolare, lavoro nel moto circolare.
• [28/03/06 (1 ora) (11.1,11.2,11.5)]: Forze centrali: caratterizzazione, conservazione del momento angolare, costanza della velocità areale, energia potenziale associata. La forza gravitazionale: ancora sulla legge di gravitazione universale, energia potenziale gravitazionale, velocità di fuga.
• [3/04/06 (2 ore) (6.1,6.2,6.3,6.4,6.5)]: Sistemi di punti materiali: forze esterne ed interne, annullarsi della risultante delle forze interne. Quantità di moto, momento angolare, energia cinetica e massa totali. Il centro di massa: definizione, trasformazione galileiana del centro di massa, velocità del centro di massa e sue proprietà , accelerazione del centro di massa e teorema del centro di massa, commenti. Conservazione della quantità di moto e legame con il principio di azione e reazione, applicazione a misure di massa. Momento angolare totale: teorema del momento angolare e principio di conservazione del momento angolare.
• [10/04/06 (2 ore) (6.6,6.7,6.8; 7.1,2.3,7.2,7.3)]: Ancora sui sistemi di punti materiali: sistema di riferimento del centro di massa e sue proprietà , teoremi di Koenig per momento angolare ed energia cinetica, lavoro ed energia per i sistemi di punti materiali, teorema dell'energia cinetica, lavoro delle forze interne. Il corpo rigido: definizione e proprietà , traslazioni, rotazioni, rototraslazioni, conteggio dei gradi di libertà . Corpi continui: densità , posizione del centro di massa.
• [11/04/06 (1 ora) (2.3,7.4)]: Rotazioni di un corpo rigido attorno ad un asse fisso in un sistema inerziale: relazione tra i vettori momento angolare e velocità angolare, momento di inerzia rispetto all'asse di rotazione, equazione del moto, calcolo dell'energia cinetica e del lavoro, potenza istantanea.
• [2/05/06 (1 ora) (7.5)]: Discussione sul I compito scritto. Momento di inerzia per un corpo continuo. Esempi: asta sottile omogenea (asse ortogonale passante per il centro o un'estremità ), disco sottile omogeneo (asse ortogonale passante per il centro).
• [8/05/06 (2 ore) (7.6,7.8,7.13; 8.1,8.2)]: Ancora sui momenti di inerzia: teorema di Huygens-Steiner, esempio dell'asta. Moto di puro rotolamento: cinematica, dinamica in presenza di una forza orizzontale costante applicata all'asse, condizione di consistenza per l'attrito statico e valore limite della forza. Urti: considerazioni generali, urto completamente anelastico.
• [9/05/06 (1 ora) (8.3; 9.1)]: Ancora sugli urti: urto elastico nel caso unidimensionale. Introduzione alla meccanica dei fluidi: fluidi, densità , pressione, forze di volume e forze di superficie.
• [15/05/06 (2 ore) (9.2,9.3,9.4,9.5)]: Equilibrio statico di un fluido in presenza della forza peso: legge di Stevino, principio di Pascal. Applicazioni: vasi comunicanti, manometro ad U, martinetto idraulico, barometro di Torricelli, pressione atmosferica. Principio di Archimede. Esercizio: calcolo della linea di galleggiamento di un cubo di legno omogeneo. Generalità sui fluidi in moto: viscosità , fluido ideale, punti di vista lagrangiano ed euleriano, regime stazionario e regime variabile, linee e tubi di flusso.
• [16/05/06 (1 ora)]: Risoluzione commentata degli esercizi assegnati nella prova di recupero del primo compito scritto.
• [22/05/06 (2 ore) (9.5,9.6,9.7)]: Moto di un fluido incomprimibile in regime stazionario: portata, legge di Leonardo. Moto di un fluido ideale in regime stazionario: teorema di Bernoulli. Applicazioni: tubo a sezione costante, tubo di Venturi, teorema di Torricelli.
• [23/05/06 (1 ora) (9.9)]: Dinamica dei fluidi reali: moto laminare e turbolento. Moto laminare in un condotto cilindrico: dal fluido ideale ai fluidi reali, dipendenza della velocità dalla coordinata radiale, derivazione della legge di Hagen-Poiseuille, relazione tra velocità media e gradiente di pressione.
• [29/05/06 (2 ore) (9.10,9.11; 16.1)]: Moto vorticoso: numero di Reynolds, velocità critica, relazione tra gradiente di pressione e velocità media. Moto in un fluido viscoso: legge di Stokes e velocità limite, variazione della velocità con il tempo. Generalità sulle onde: onde meccaniche ed onde elettromagnetiche, il concetto di campo, onde longitudinali ed onde trasversali, fronti d'onda e loro possibili forme; l'equazione lineare delle onde nel caso unidimensionale, soluzione generale, principio di sovrapposizione.
• [30/05/06 (1 ora) (16.1,16.2)]: Ancora sui concetti generali delle onde. Onde armoniche semplici: ampiezza, frequenza angolare, numero d'onda, lunghezza d'onda, periodo, frequenza. Rilevazione per la valutazione della didattica.
• [5/06/06 (2 ore) (16.8,16.3,16.4)]: Interferenza di onde armoniche: condizioni per interferenza costruttiva e distruttiva. Onde in una corda tesa: velocità di propagazione in funzione di tensione e densità lineare, potenza media nel caso di un'onda sinusoidale.
• [6/06/06 (1 ora) (16.5)]: Generalità sulle onde sonore; onde di spostamento, di pressione e di densità l'esempio della colonna cilindrica di gas: modulo di compressibilità , determinazione euristica della velocità di propagazione con l'analisi dimensionale. Onde sonore armoniche: relazioni tra le onde di spostamento, di pressione e di densità .
• [12/06/06 (2 ore) (16.5,16.6,16.7)]: Energia, potenza e intensità di un'onda sonora armonica piana. Onde sferiche: intensità ed ampiezza in funzione della distanza dalla sorgente. Effetto Doppler: rivelatore in moto, sorgente in moto, caso combinato. Esercizio sull'interferenza di onde sonore.