Laurea Triennale in Chimica - a.a. 2008-9
Corso di Fisica Generale 1
Docente: Fabio Zwirner
E-mail: fabio.zwirner@pd.infn.it

Orario delle lezioni

Giorno:	Mercoledì	Giovedì	Venerdì
Ora:	10:30-11:15	11:30-13:15	9:30-11:15
Aula:	A	A	G

Il corso è terminato. Prima prova di accertamento in itinere del 23 aprile: testo A , soluzioni A , testo B , soluzioni B , risultati . Seconda prova di accertamento in itinere dell'11 giugno: testo A , soluzioni A , testo B , soluzioni B , risultati . Prova scritta del 17 giugno: testo , soluzioni , risultati . Prova scritta del 13 luglio: testo , soluzioni , risultati . Prova scritta del 26 agosto: testo , soluzioni , risultati . Prova scritta del 17 settembre: testo , soluzioni , risultati . Prova scritta del 26 gennaio: testo , soluzioni , risultati . Prova scritta del 15 febbraio: testo , soluzioni , risultati . Alcuni esercizi di dinamica del punto materiale e le loro soluzioni. Alcuni esercizi su corpo rigido ed urti e le loro soluzioni. Alcuni esercizi sui fluidi e le loro soluzioni. Secondo appello della sessione invernale (valido anche per chimica industriale): prova orale 16 febbraio (ore 9, Aula G).

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.

Testo di riferimento

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

Altri testi (in alternativa o 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

• [25/02/09 (1 ora) (Premessa alla studio della meccanica, App.A, App.B)]: 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.
• [26/02/09 (2 ore) (App.C.1,C.2,C.3)]: 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 sue proprietà . Prodotto vettoriale di vettori e sue proprietà .
• [27/02/09 (2 ore, 2E) (Dott.Rigolin)]: Esercizi: stime numeriche e calcoli di ordini di grandezza; conversioni tra diverse unità di misura; analisi dimensionale; calcolo vettoriale.
• [04/03/09 (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.
• [05/03/09 (2 ore, 1E) (1.4,1.5,2.1)]: Ancora sul moto rettilineo: esercizi e complementi sul concetto di velocità , accelerazione media, accelerazione istantanea, moto uniformemente accelerato; soluzione generale del problema inverso e casi particolari. Moto nello spazio: vettore posizione, legge oraria, vettore spostamento, vettore velocità media.
• [06/03/09 (2 ore, 1E) (2.1,2.2,2.4,2.5,App.C.4,C.5)]: Ancora sul moto nello spazio: vettori velocità istantanea, accelerazione media, accelerazione istantanea e loro componenti cartesiane. Esercizio sul moto rettilineo uniformemente accelerato. Caduta libera dei corpi, come esempio di moto uniformemente accelerato nello spazio: scelta del riferimento e condizioni iniziali, legge oraria. Moto di un proiettile: equazione della traiettoria, gittata, tempo di volo, alzo ottimale, direzione della velocità , velocità di impatto, altezza massima raggiunta.
• [11/03/09 (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, moto circolare uniformemente accelerato.
• [12/03/09 (2 ore, 1E) (2.2,2.3; 5.1,5.2,5.3)]: Richiami e complementi sul moto circolare: accelerazione centripeta e tangenziale nel moto vario, vettori velocità ed accelerazione angolare e loro proprietà . Esercizio sul moto circolare. Moti relativi traslatori nello spazio. Esercizio proposto sui moti relativi.
• [13/03/09 (2 ore) (3.1, 5.2; 3.2, 3.3)]: Soluzione dell'esercizio proposto sui moti relativi. 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. Principio di conservazione della quantità di moto.
• [18/03/09 (1 ora, 1E) (Dott.Passera)]: Richiami, complementi ed esercizio sul moto parabolico.
• [19/03/09 (2 ore) (1E Dott.Passera) (3.4; 3.5, 3.6, 11.2)]: Altri esercizi sul moto parabolico. Composizione delle forze: risultante, equilibrio statico, reazioni vincolari nella statica. Ancora sulle forze: classificazione ed azione dinamica. La legge di gravitazione universale.
• [20/03/09 (2 ore) (11.2, 11.3, 3.7, 3.8, 3.10, 1.6)]: Ancora sulle forze: la forza peso come manifestazione della legge di gravitazione universale, massa inerziale e gravitazionale. Forze elastiche, equazione del moto armonico, soluzione generale e sue proprietà . Forze di attrito: attrito statico e coefficiente di attrito statico.
• [25/03/09 (1 ora) (3.8, 3.9)]: Ancora sulle forze di attrito: attrito dinamico e coefficiente di attrito dinamico. Il piano inclinato senza e con attrito.
• [26/03/09 (2 ore) (1E) (3.13, 3.14)]: Il pendolo semplice. Problemi di dinamica del punto materiale con fili e carrucole.
• [27/03/09 (2 ore) (4.1, C.5, 4.2, 4.3, 4.4)]: Lavoro di una forza, potenza, energia cinetica e teorema delle forze vive. Esempi di calcolo del lavoro: lavoro della forza peso, di una generica forza costante, di una forza elastica, della forza di attrito dinamico.
• [01/04/09 (1 ora) (4.5, 4.6)]: Forze conservative, energia potenziale, principio di conservazione dell'energia meccanica e sue applicazioni.
• [02/04/09 (2 ore, 1E) (C.3, 4.7, 4.8)]: Esercizio sulla conservazione dell'energia meccanica. Momento di un vettore rispetto ad un punto, momento angolare e momento di una forza, teorema del momento angolare.
• [03/04/09 (2 ore, 2E) (Prof. Pasti)]: Esercizi su lavoro ed energia: n.1 ( soluzione ), n.2 ( soluzione ), n.3 e n.4 ( soluzioni ).
• [08/04/09 (1 ora) (4.7; 11.1)]: Ancora sui momenti: lavoro nel moto circolare. Forze centrali: caratterizzazione e conservazione del momento angolare, moto generico nel piano in coordinate polari, costanza della velocità areale (senza dimostrazione), energia potenziale.
• [09/04/09 (2 ore, 1E) (11.1,11.2,11.5)]: Ancora sulle forze centrali: dimostrazione della costanza della velocità areale. 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.
• [16/04/09 (2 ore, 2E)]: Esercizi di riepilogo sulla dinamica del punto materiale.
• [17/04/09 (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.
• [22/04/09 (1 ora) (E)]: Rilevazione per la valutazione della didattica. Esercizio di riepilogo sulla dinamica del punto.
• [23/04/09 (2 ore) (2E)]: Prima prova scritta di accertamento in itinere.
• [24/04/09 (2 ore) (1E) (6.6,6.7,6.8,6.9)]: Discussione della prima prova scritta di accertamento in itinere. 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.
• [30/04/09 (2 ore) (1E) (8.1,8.2,8.3)]: Urti: considerazioni generali, urto completamente anelastico in due dimensioni, urto elastico centrale (unidimensionale). Esercizi sugli urti.
• [06/05/09 (1 ora) (7.2)]: Corpi continui: densità , posizione del centro di massa, esempi (sbarra e semianello circolare omogenei).
• [07/05/09 (2 ore) (7.1,7.2,7.3,7.4,7.5)]: Il corpo rigido: definizione e proprietà , traslazioni, cinematica delle rotazioni attorno ad un asse fisso. 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.
• [13/05/09 (1 ora) (1/2E) (7.5,7.6)]: Esempi di calcolo dei momenti di inerzia: asta sottile omogenea (asse ortogonale passante per il centro o per un'estremità ). Teorema di Huygens-Steiner, applicazione all'asta.
• [14/05/09 (2 ore) (2E) (7.6)]: Ancora sul calcolo dei momenti di inerzia: disco sottile omogeneo (asse ortogonale passante per il centro o per un punto della circonferenza). Esercizi sul corpo rigido.
• [20/05/09 (1 ora) (1E)]: Esercizio rissuntivo sul corpo rigido.
• [21/05/09 (2 ore) (9.1,9.2,9.3)]: 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. Applicazioni della legge di Stevino: vasi comunicanti, manometro ad U, martinetto idraulico, barometro di Torricelli, pressione atmosferica. Principio di Archimede.
• [22/05/09 (2 ore) (9.4,9.5,9.6,9.7)]: Esercizio sul principio di Archimede: 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. Moto di un fluido ideale in regime stazionario: teorema di Bernoulli.
• [03/06/09 (1 ora)(1E) (9.7)]: Applicazioni del teorema di Bernoulli: tubo a sezione costante, tubo di Venturi, legge di Torricelli.
• [04/06/09 (2 ore)(2E)]: Esercizi di statica e dinamica dei fluidi.
• [05/06/09 (2 ore)(2E)]: Esercizi di riepilogo su dinamica dei sistemi ed urti.