Fisica

Descrizione

1. Introduzione allo studio della Fisica: Grandezze fisiche e loro misurazione. Dimensioni di una grandezza fisica. Sistema Internazionale. Grandezze scalari e vettoriali. Algebra dei vettori.

2. Cinematica del punto materiale: Punto materiale. Coordinate e sistemi di riferimento. Equazioni cartesiane del moto. Traiettoria, ascissa curvilinea. Legge oraria. Velocità scalare media ed istantanea. Vettore posizione e spostamento. Velocità vettoriale, rappresentazione intrinseca e cartesiana. Accelerazione vettoriale. Accelerazione normale e tangenziale. Esempi di moti del punto materiale. Velocità angolare vettoriale. Moto piano in coordinate polari.

3. Principi della Dinamica del punto materiale e forze: Sistemi di riferimento inerziali. Principi di Newton. Definizione di massa e forza. Misurazione dinamica di massa e forza. Principio di sovrapposizione degli effetti. Esempi di forze e studio del movimento (peso, tensione delle funi ideali, reazione vincolare di superfici lisce, attrito, forza elastica). Oscillatore armonico. Problema generale della dinamica e soluzione con condizioni iniziali. Quantità di moto. Momento di una forza e momento angolare.

4. Lavoro ed energia: Lavoro e potenza di una forza. Energia cinetica e teorema delle forze vive. Forze conservative e non conservative. Energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Esempi ed applicazioni.

5. Cinematica e Dinamica nei sistemi di riferimento non inerziali: Legge di trasformazione delle velocità e delle accelerazioni. Dinamica nei sistemi di riferimento non inerziali, forze apparenti. Principali effetti della rotazione terrestre.

6. Interazioni elementari fra masse e fra cariche elettriche: Proprietà dei campi di forze centrali (forza gravitazionale e forza elettrostatica). Potenziale. Linee di forza, superfici equipotenziali, gradiente. Moto di un punto materiale in un campo di forze centrali (moto dei pianeti e leggi di Kepler, modello classico dell’atomo di idrogeno). Forza di Lorentz (moto di una carica puntiforme in un campo magnetico).

7. Dinamica dei sistemi di punti materiali: Sistemi di particelle, forze interne ed esterne. Prima equazione cardinale della dinamica dei sistemi, conservazione della quantità di moto. Centro di massa e teorema del moto del centro di massa. Energia cinetica di un sistema, teorema di König. Teorema dell’energia cinetica e conservazione dell’energia per i sistemi di particelle. Seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi. Conservazione del momento angolare. Impulso di una forza e teorema dell’impulso. Fenomeni d’urto.

8. Elementi di Dinamica del corpo rigido: Equazioni cardinali della dinamica del corpo rigido. Momento d’inerzia. Moto traslatorio, moto di rotazione di un corpo rigido attorno a un asse fisso, rotolamento.

9. Meccanica dei fluidi: Densità e pressione. Equazione della statica dei fluidi perfetti. Legge di Stevino, principio di Archimede. Cenni di dinamica dei fluidi.

10. Introduzione alla Termodinamica: Sistemi e grandezze termodinamiche, variabili di stato. Equilibrio termico, principio zero della termodinamica. Definizione di temperatura, termometro a gas ideale. Equazione di stato del gas ideale.

11. Primo Principio della Termodinamica: Trasformazioni termodinamiche. Calore e lavoro termodinamico, calori specifici, calori latenti. Basi sperimentali ed enunciato, energia interna. Calori specifici ed energia interna dei gas ideali, relazione di Mayer. Trasformazioni adiabatiche e politropiche dei gas ideali. Interpretazione microscopica del primo principio.

12. Secondo Principio della Termodinamica: Basi sperimentali, trasformazioni reversibili ed irreversibili. Macchine termiche e frigorifere. Enunciati di Kelvin e di Clausius e loro equivalenza. Macchina di Carnot, teorema di Carnot. Temperatura termodinamica. Disuguaglianza di Clausius. Entropia, principio di accrescimento dell’entropia, reversibilità ed irreversibilità. Entropia di alcuni sistemi termodinamici ed applicazione alle macchine termiche.

13. Teoria cinetica dei gas: Modello di gas ideale. Interpretazione cinetica della pressione e della temperatura del gas ideale. Distribuzione maxwelliana delle velocità. Interpretazione microscopica dell’energia interna dei gas ideali mono- e poliatomici. Legge di equipartizione dell’energia. Calori specifici. Gas di Van der Waals: equazione di stato e descrizione microscopica.