TEORIA FISICA 1

Frequento il secondo anno di Ingegneria Informatica al Politecnico di Milano. Vendo appunti completi, chiari e ordinati del corso di Fisica 1 – Meccanica, Fluidi e Termodinamica.

Il documento è organizzato in 32 lezioni che coprono l’intero programma, partendo dalle basi della cinematica fino ad arrivare alla termodinamica avanzata. Ogni concetto è accompagnato da dimostrazioni matematiche passo-passo, schemi vettoriali a colori ed esempi pratici.  

Ecco l’indice degli argomenti trattati:

 Cinematica del Punto Materiale:

 Definizione di vettori posizione, spostamento, velocità e accelerazione (media e istantanea).  

 Moti monodimensionali e bidimensionali: moto rettilineo uniforme (MRU), uniformemente accelerato (MRUA), caduta libera e moto parabolico.  

 Sistemi di riferimento e coordinate: cartesiane, polari e intrinseche (studio dell’accelerazione tangenziale e normale/centripeta, cerchio osculatore).  

 Moto circolare uniforme e accelerato.  

 Cinematica Relativa: teorema delle velocità e accelerazioni relative (sistemi fissi e in rotazione), accelerazione di Coriolis e accelerazione di trascinamento.  

 Dinamica del Punto e Forze:

 I tre principi della dinamica (Leggi di Newton) e concetto di massa inerziale e gravitazionale.  

 Analisi delle forze: forza peso, reazioni vincolari, forza elastica (equazione del moto armonico semplice) e tensioni con funi ideali (es. Macchina di Atwood).  

 Forze d’attrito: statico, dinamico, piano inclinato e attrito viscoso nei fluidi (Legge di Stokes e velocità limite).  

 Dinamica nei sistemi non inerziali: forze apparenti (forza centrifuga e di Coriolis) ed effetti pratici come la deviazione verso est e la modifica dell’accelerazione di gravità terrestre.  

 Moto del pendolo semplice e pendolo conico.  

 Lavoro, Energia e Gravitazione:

 Calcolo del lavoro e definizione di potenza.  

 Teorema dell’energia cinetica (delle forze vive).  

 Forze conservative e non conservative, definizione di energia potenziale (gravitazionale ed elastica) e principio di conservazione dell’energia meccanica.  

 Forze centrali a simmetria sferica, Legge di gravitazione universale e conservazione del momento angolare (velocità areale).  

 Leggi di Keplero, calcolo dell’energia meccanica orbitale e classificazione delle orbite (circolari, ellittiche, paraboliche e iperboliche).  

 Dinamica dei Sistemi e Corpo Rigido:

 Centro di massa, I e II Teorema del centro di massa, primo e secondo Teorema di König.  

 Quantità di moto, teorema dell’impulso e prima equazione cardinale.  

 Urti in una dimensione: urti elastici, anelastici e completamente anelastici.  

 Momento delle forze, momento angolare e seconda equazione cardinale.  

 Dinamica del corpo rigido: gradi di libertà, moti di rotazione, momento d’inerzia con Teorema di Huygens-Steiner.  

 Moto di rototraslazione e condizione di puro rotolamento.  

 Statica del corpo rigido e bilancio dei momenti torcenti.  

 Cenni ai moti giroscopici (precessione) ed esperimento di Cavendish con il pendolo di torsione.  

 Meccanica dei Fluidi:

 Statica dei fluidi, definizione di pressione e Legge di Stevino.  

 Principio dei vasi comunicanti e Principio di Pascal (torchio idraulico).  

 Principio di Archimede, spinta di galleggiamento e misurazione della pressione atmosferica.  

 Termodinamica e Teoria Cinetica:

 Principio zero, equilibrio termodinamico ed equazione di stato dei gas ideali.  

 Calorimetria: calore specifico, capacità termica, calore latente e transizioni di fase (diagrammi di fase P-T).  

 Meccanismi di trasporto del calore: conduzione, convezione e irraggiamento.  

 Primo principio della termodinamica ed energia interna.  

 Calcolo di calore, lavoro (nel piano di Clapeyron P-V) ed energia per trasformazioni: isocore, isobare, isoterme, adiabatiche e politropiche.  

 Relazione di Mayer e calori specifici molari dei gas monoatomici e biatomici.  

 Cicli termodinamici (macchine termiche e frigorifere) ed esempi applicati come il Ciclo Diesel.  

 Secondo principio della termodinamica (enunciati di Kelvin-Planck e Clausius, e relativa equivalenza).  

 Ciclo di Carnot, Teorema di Carnot e misurazione delle temperature assolute.  

 Teorema e disuguaglianza di Clausius, definizione di Entropia (grafici nel piano T-S).  

 Principio di accrescimento dell’entropia nell’universo, irreversibilità e interpretazione statistica (Equazione di Boltzmann).  

 Teoria cinetica dei gas e teorema di equipartizione dell’energia.