Laurea Triennale in Chimica - a.a. 2007-8
Corso di Fisica Generale 1
Docenti: Fabio Zwirner (responsabile), Tiziana Cesca
E-mail: fabio.zwirner@pd.infn.it

Orario delle lezioni

Giorno:	Lunedì	Giovedì	Venerdì
Ora:	9:30-11:15	12:30-13:15	9:30-11:15
Aula:	A	A	H

Il corso è terminato. La prima prova di accertamento in itinere si è svolta il 21 aprile: risultati . La seconda prova di accertamento in itinere si è svolta il 19 giugno: risultati . Prova scritta del 23 giugno: risultati . Prova scritta del 23 luglio: risultati . Prova scritta del 26 agosto: risultati . Prova scritta del 17 settembre: risultati . Prova scritta del 27 gennaio: risultati . Prova scritta del 18 febbraio: risultati .

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.

Servizio di tutorato

Gli studenti possono consultare l'apposita pagina web o scrivere a tutorjunior.scienze@unipd.it (specificando nel subject il corso di laurea).

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. Urti. Meccanica dei fluidi. Fenomeni oscillatori ed onde meccaniche.

Testo di riferimento

• P.Mazzoldi, M.Nigro e C.Voci
  Elementi di Fisica (Meccanica - Termodinamica)
  Seconda Edizione
  Casa Editrice EdiSES (2008)
  

Altri testi (per eventuale consultazione)

• 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)
  
• R.Resnick, D.Halliday e K.S.Krane
  Fisica 1
  Casa Editrice Ambrosiana (2003)
  

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. Ai fini dell'ammissione all'orale, il superamento della prova scritta resta valido per un anno solare a partire dalla data della prova stessa.

Programma dettagliato

• [25/02/08 (2 ore) (Premessa alla studio della meccanica, App.A, App.B, App.C.1,C.2,C.3)]: 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; prodotto di un vettore per un numero; vettore opposto; versori; somma di due vettori; differenza di due vettori; componenti di un vettore in una base assegnata. Prodotto scalare di vettori e prime proprietà .
• [28/02/08 (1 ora) (App.C.2,C.3)]: Elementi di calcolo vettoriale : ancora sul prodotto scalare di vettori e le sue proprietà . Prodotto vettoriale di vettori e proprietà . Proprietà di invarianza del formalismo vettoriale.
• [29/02/08 (2 ore) (E)]: Esercizi: stime numeriche e calcoli di ordini di grandezza; conversioni tra diverse unità di misura; analisi dimensionale; calcolo vettoriale.
• [03/03/08 (2 ore)]: Lezione annullata dal Rettore per l'inaugurazione dell'anno accademico.
• [06/03/08 (1 ora) (1.1,1.2,1.3)]: 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.
• [07/03/08 (2 ore) (1.4,1.5,2.1,2.2,2.4,2.5,App.C.4,C.5)]: Ancora sul moto rettilineo: accelerazione media, accelerazione istantanea, moto uniformemente accelerato; soluzione generale del problema inverso e casi particolari. Moto nello spazio: raggio vettore, vettori velocità ed accelerazione e loro proprietà . Caduta libera dei corpi, come esempio di moto uniformemente accelerato: scelta del riferimento e condizioni iniziali, legge oraria. Moto di un proiettile: equazione della traiettoria, gittata, tempo di volo, alzo ottimale. Approfondimenti proposti: direzione della velocità , velocità di impatto, altezza massima raggiunta.
• [10/03/08 (2 ore) (E, lezione tenuta dal Dott. Massimo Passera) (2.6)]: Esercizi e complementi sulla caduta libera dei corpi. Moti relativi nel piano: esempi ed esercizi.
• [13/03/08 (1 ora) (2.1,2.2,2.3)]: Moto circolare: coordinata d'arco e coordinata angolare, versori radiale e tangenziale, velocità ed accelerazione angolare, accelerazione centripeta e tangenziale, moto circolare uniforme.
• [14/03/08 (2 ore) (E) (2.2,2.3; 5.1,5.2,5.3)]: Richiami sul moto circolare. Complementi: moto circolare uniformemente accelerato, accelerazione centripeta e tangenziale nel moto vario, vettori velocità ed accelerazione angolare e loro proprietà . Esercizi sul moto circolare. Complementi ed esercizi sui moti relativi traslatori nello spazio.
• [17/03/08 (2 ore) (3.1, 5.2; 3.2, 3.3; 3.4; 3.5, 3.6, 3.12)]: 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.
• [20/03/08 (1 ora) (3.7, 3.8, 11.2, 11.3)]: Ancora sulle forze: la forza peso come manifestazione della legge di gravitazione universale, massa inerziale e gravitazionale. Forze di attrito: attrito statico e dinamico, coefficienti di attrito.
• [27/03/08 (1 ora) (E)]: Esercizi di cinematica del punto materiale.
• [28/03/08 (2 ore) (3.10, 1.6; 3.9; 3.13)]: Forze elastiche, equazione del moto armonico, soluzione generale e sue proprietà . Il piano inclinato senza e con attrito. Il pendolo semplice.
• [31/03/08 (2 ore) (E) (1.7, 3.11, 3.14)]: Esercizi di dinamica del punto materiale: moti in presenza di più forze, moto in un fluido viscoso, esempio con fili e carrucole.
• [03/04/08 (1 ora) (4.1, C.5)]: Lavoro di una forza, potenza, energia cinetica e teorema delle forze vive.
• [04/04/08 (2 ore) (1E) (4.2, 4.3, 4.4; 4.5, 4.6)]: Esempi di calcolo del lavoro: lavoro della forza peso, di una generica forza costante, di una forza elastica, della forza di attrito dinamico. Forze conservative, energia potenziale, principio di conservazione dell'energia meccanica e sue applicazioni. Esempi ed esercizi.
• [07/04/08 (2 ore) (E)]: Esercizi di dinamica del punto materiale: funi e carrucole, piano inclinato con e senza attrito, guida circolare liscia, etc.
• [10/04/08 (1 ora) (C.3, 4.7; 11.1)]: Momento di un vettore rispetto ad un punto, momento angolare e momento di una forza, teorema del momento angolare, lavoro nel moto circolare. Forze centrali: caratterizzazione e conservazione del momento angolare.
• [11/04/08 (2 ore) (1E) (11.1,11.2,11.5)]: Ancora sulle forze centrali: moto generico nel piano in coordinate polari, costanza della velocità areale, energia potenziale. La forza gravitazionale: ancora sulla legge di gravitazione universale, energia potenziale gravitazionale, leggi di Keplero. Esercizi sulla forza gravitazionale: derivazione delle leggi di Keplero dalla legge di gravitazione universale, satellite geostazionario, velocità di fuga e raggio di Schwarzschild di un buco nero, variazione dell'accelerazione di gravità con l'altezza.
• [14/04/08 (2 ore) (E)]: Esercizi di riepilogo sulla dinamica del punto.
• [17/04/08 (1 ora) (E)]: Esercizi di riepilogo sulla dinamica del punto.
• [18/04/08 (2 ore) (6.1,6.2,6.3,6.4,6.5,6.6)]: 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. Il sistema di riferimento del centro di massa.
• [21/04/08 (2 ore) (E)]: Prima prova scritta di accertamento in itinere.
• [24/04/08 (1 ora) (6.6,6.7,6.8,6.9)]: Ancora sul sistema di riferimento del centro di massa e le sue proprietà : teoremi di Koenig per momento angolare ed energia cinetica. Lavoro ed energia per i sistemi di punti materiali: lavoro delle forze interne, teorema dell'energia cinetica, conservazione dell'energia meccanica.
• [28/04/08 (2 ore) (1E) (8.1,8.2)]: Discussione della prima prova scritta di accertamento in itinere. Urti: considerazioni generali, urto completamente anelastico.
• [05/05/08 (2 ore) (1E) (8.3)]: Rilevazione per la valutazione della didattica. Ancora sugli urti: urto elastico nel caso unidimensionale. Esercizi sugli urti.
• [08/05/08 (1 ora) (7.1,7.3)]: Il corpo rigido: definizione e proprietà , traslazioni, cinematica delle rotazioni attorno ad un asse fisso.
• [09/05/08 (2 ore) (7.2,7.4,7.5)]: Corpi continui: densità , posizione del centro di massa, esempi (sbarra e semianello circolare omogenei). 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. Momento di inerzia per un corpo continuo. Esempi: asta sottile omogenea (asse ortogonale passante per il centro o per un'estremità ).
• [12/05/08 (2 ore) (1E) (7.6)]: Ancora sul calcolo dei momenti di inerzia: disco sottile omogeneo (asse ortogonale passante per il centro), teorema di Huygens-Steiner, applicazioni all'asta e al disco. Esercizi sul corpo rigido.
• [15/05/08 (1 ora) (9.1,9.2)]: Introduzione alla meccanica dei fluidi: fluidi, densità , pressione, forze di volume e forze di superficie. Equilibrio statico di un fluido in presenza della forza peso: legge di Stevino, principio di Pascal.
• [16/05/08 (2 ore) (9.3,9.4,9.5)]: Applicazioni della legge di Stevino: vasi comunicanti, manometro ad U, martinetto idraulico, barometro di Torricelli, pressione atmosferica. Principio di Archimede. Esercizio proposto: 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. Moto di un fluido incompressibile in regime stazionario: portata, legge di Leonardo.
• [19/05/08 (2 ore) (E)]: Esercizi sui corpi rigidi.
• [22/05/08 (1 ora) (9.6,9.7)]: Moto di un fluido ideale in regime stazionario: teorema di Bernoulli. Prime applicazioni: tubo a sezione costante, tubo di Venturi.
• [23/05/08 (2 ore) (1E) (9.7)]: Altre applicazioni del teorema di Bernoulli: tubo di Pitot, legge di Torricelli. Esercizi sui fluidi.
• [26/05/08 (2 ore) (E)]: Esercizi su corpi rigidi e fluidi.
• [29/05/08 (1 ora) (16.1)]: 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.
• [30/05/08 (2 ore) (16.2,16.8,16.3,16.4)]: Onde armoniche semplici: ampiezza, frequenza angolare, numero d'onda, lunghezza d'onda, periodo, frequenza. 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 (derivazione semplificata), potenza media nel caso di un'onda sinusoidale (derivazione semplificata).
• [05/06/08 (1 ora) (16.9)]: Onde stazionarie: formalismo e proprietà ; esempi: corda tesa fissata ad un estremo, corda tesa fissata ad entrambi gli estremi.
• [06/06/08 (2 ore) (16.5,16.6,16.8)]: 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 . Energia, potenza e intensità di un'onda sonora armonica piana. Onde sferiche: intensità ed ampiezza in funzione della distanza dalla sorgente. Esercizio sull'interferenza di onde armoniche semplici.
• [09/06/08 (2 ore) (E)]: Esercizi su onde e fluidi.
• [12/06/08 (1 ora) (16.7)]: L'effetto Doppler: osservatore in moto, sorgente in moto, sorgente ed osservatore entrambi in moto rispetto al mezzo, commenti, onda d'urto. Esercizio sulle onde.