Laurea Triennale in Chimica - a.a. 2009-10
Laurea Triennale in Chimica Industriale - a.a. 2009-10
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	H

Il corso e le sessioni di esame dell'a.a.2009-2010 sono terminati. Alcuni esercizi di dinamica del punto materiale e le loro soluzioni. Altri esercizi sul medesimo argomento e le loro soluzioni. Alcuni esercizi su corpo rigido ed urti e le loro soluzioni. Altri esercizi sul medesimo argomento e le loro soluzioni. Alcuni esercizi sui fluidi e le loro soluzioni. Altri esercizi sul medesimo argomento e le loro soluzioni. Prima prova di accertamento in itinere del 22 aprile: problemi ( a, b, c, d, e, f, g, h ), soluzioni ( a, b, c, d, e, f, g, h ). Seconda prova di accertamento in itinere del 10 giugno: problemi ( a, b, c, d, e, f, g, h ), soluzioni ( a, b, c, d, e, f, g, h ), risultati . Primo appello della sessione estiva, prova scritta del 21/6: testo ( a, b ), soluzione ( a, b ), risultati . Secondo appello della sessione estiva, prova scritta del 27/7: testo, soluzione, risultati . Primo appello della sessione di recupero, prova scritta del 23/8: testo, soluzione, risultati . Secondo appello della sessione di recupero, prova scritta del 20/9: testo, soluzione, risultati . Gli studenti che non avessero ancora registrato dei voti validi conseguiti alla prova scritta e lo volessero fare sono pregati di contattare il docente.

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 la risposta ad alcuni quesiti sui contenuti del corso elencati nel programma dettagliato. Il superamento delle due prove scritte durante il corso o della singola prova scritta agli appelli equivale al superamento della prova d'esame. Gli studenti che non ottengono la sufficienza piena (voti da 15 a 17) nella prova scritta devono sostenere anche la prova orale, oppure ripetere la prova scritta. Tutti gli studenti che lo desiderano possono sostenere la prova orale ad integrazione della prova scritta. Dopo l'eventuale prova orale, il voto sarà la media tra quelli riportati nella prova scritta e nella prova orale, ma in caso di esito negativo della prova orale gli studenti dovranno ripetere anche la prova scritta.

Programma dettagliato

• [24/02/10 (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.
• [25/02/10 (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 .
• [26/02/10 (2 ore, 2E)]: Esercizi su: calcolo vettoriale; stime numeriche e calcoli di ordini di grandezza; conversioni tra diverse unità di misura; analisi dimensionale.
• [03/03/10 (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.
• [04/03/10 (2 ore, 1E) (1.4,1.5,2.1)]: Ancora sul moto rettilineo: moto rettilineo uniforme, 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, vettore velocità istantanea.
• [05/03/10 (2 ore, 1E) (2.1,2.2,2.4,2.5,App.C.4,C.5)]: Ancora sul moto nello spazio: richiami sul vettore velocità, accelerazione media e istantanea, componenti cartesiane di velocità e accelerazione. 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.
• [10/03/10 (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.
• [11/03/10 (2 ore, 1E) (2.2,2.3; 5.1,5.2,5.3)]: Richiami e complementi sul moto circolare: moto circolare uniforme e uniformemente accelerato, accelerazione centripeta e tangenziale nel moto vario. Esercizio svolto ed esercizio proposto sul moto circolare. Moti relativi traslatori nello spazio. Esercizio proposto sui moti relativi.
• [12/03/10 (2 ore, 2E) (2.3,2.4)]: Richiami, complementi, esercizi svolti ed esercizi proposti sul moto parabolico. Esercizio sul moto circolare. Complementi sul moto circolare: derivata di un versore, derivazione geometrica della componente normale dell'accelerazione, i vettori velocità ed accelerazione angolare e le loro proprietà .
• [17/03/10 (1 ora) (3.1, 5.2; 3.2, 3.3)]: 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.
• [18/03/10 (2 ore) (3.3,3.4,3.5,3.6,11.2,11.3,3.7,3.8,3.10,1.6)]: Formulazione alternativa delle tre leggi di Newton in termini della quantità di moto e principio di conservazione 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, la forza peso come manifestazione della legge di gravitazione universale, massa inerziale e gravitazionale. Forze elastiche, equazione del moto armonico, soluzione generale e soluzioni particolari.
• [19/03/10 (2 ore, 1E) (3.10,1.6,3.8)]: Ancora su forze elastiche e moto armonico: esempi di soluzioni particolari per condizioni iniziali assegnate, periodo, frequenza. Forze di attrito: attrito statico e coefficiente di attrito statico, attrito dinamico e coefficiente di attrito dinamico. Esercizi svolti e proposti su moti relativi, moto parabolico, moto circolare.
• [24/03/10 (1 ora, Dott.Anderloni) (3.8, 3.9)]: Ancora sulle forze di attrito: esempi. Il piano inclinato senza e con attrito.
• [25/03/10 (2 ore) (1E) (3.13, 3.14)]: Il pendolo semplice. Problema di riepilogo su piano inclinato con attrito e moto parabolico. Problemi di dinamica del punto materiale con fili e carrucole.
• [26/03/10 (2 ore) (1E) (3.14, 4.1, C.5, 4.2)]: Esercizio svolto di dinamica del punto materiale con fili e carrucole. Lavoro di una forza, potenza, energia cinetica e teorema delle forze vive. Esempi di calcolo del lavoro: lavoro della forza peso e di una generica forza costante.
• [31/03/10 (1 ora) (4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.8)]: Altri esempi di calcolo del lavoro: forza elastica, forza di attrito dinamico. Forze conservative, energia potenziale, principio di conservazione dell'energia meccanica e sue applicazioni.
• [01/04/10 (2 ore, 2E)]: Esercizio su lavoro ed energia. Esercizio di riepilogo sulla dinamica del punto materiale.
• [08/04/10 (2 ore) (C.3, 4.7, 11.1)]: Rilevazione per la valutazione della didattica. 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, moto generico nel piano in coordinate polari, costanza della velocità areale, energia potenziale.
• [09/04/10 (2 ore, 2E, Dott.Anderloni)]: Esercizi di riepilogo sulla dinamica del punto materiale.
• [15/04/10 (2 ore, 1E) (11.2,11.3,11.4,11.5)]: 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.
• [16/04/10 (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.
• [21/04/10 (1 ora)(E)]: Esercizi e discussione con gli studenti in preparazione alla prima prova di accertamento in itinere.
• [22/04/10 (2 ore)(*)]: Prima prova di accertamento in itinere.
• [23/04/10 (2 ore, 1E, Dott.Mercolli) (6.6,8.1,8.2,8.3)]: Il sistema di riferimento del centro di massa. Urti: considerazioni generali, urto completamente anelastico in due dimensioni, urto elastico centrale (unidimensionale). Esercizio sugli urti.
• [28/04/10 (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.
• [29/04/10 (2 ore, 1E) (8.2,7.1,7.2,7.3)]: Esercizio sugli urti: il pendolo balistico. Corpi continui: densità , posizione del centro di massa, esempi (sbarra e semianello circolare omogenei). Il corpo rigido: definizione e proprietà , traslazioni, cinematica delle rotazioni attorno ad un asse fisso.
• [05/05/10 (1 ora, 1E, Dott.Mazzarella)]: Esercizi sulla forza gravitazionale e sul calcolo del centro di massa di un corpo continuo.
• [06/05/10 (2 ore, 1E) (7.1,7.2,7.3,7.4,7.5)]: 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 di calcolo dei momenti di inerzia: asta sottile omogenea (asse ortogonale passante per il centro o per un'estremità , disco sottile omogeneo con asse ortogonale passante per il centro).
• [07/05/10 (2 ore, 1.5E) (7.6)]: Teorema di Huygens-Steiner, applicazioni all'asta ed al disco. Esercizi sul corpo rigido.
• [12/05/10 (1 ora, 1E, Dott.Mazzarella)]: Esercizi sul corpo rigido.
• [13/05/10 (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, barometro di Torricelli, pressione atmosferica. Principio di Archimede.
• [14/05/10 (2 ore, 1E) (9.4,9.5)]: Ancora sui fluidi in equilibrio statico: esercizi sul barometro di Torricelli, sul martinetto idraulico, sul 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.
• [19/05/10 (1 ora, 1E, Dott.Mazzarella)]: Esercizi di riepilogo sul corpo rigido.
• [20/05/10 (2 ore, 1E) (9.6,9.7,1.7,3.11,9.11)]: Moto di un fluido ideale in regime stazionario: teorema di Bernoulli. Applicazioni del teorema di Bernoulli: tubo a sezione costante, tubo di Venturi, legge di Torricelli. Moto in un fluido viscoso: legge di Stokes e velocità limite.
• [21/05/10 (2 ore, 2E) (9.3,9.7)]: Applicazioni del teorema di Bernoulli: tubo di Pitot. Esercizi di riepilogo sulla statica e la dinamica dei fluidi.
• [26/05/10 (1 ora, 1E, Dott.Mazzarella)]: Esercizi di riepilogo su fluidi ed urti.