Università di Bologna – Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria Edile - Sede di Bologna
Anno Accademico 2000-2001 - Programma di Fisica Generale I – (Gilio Cambi)
Introduzione al corso. La Fisica come scienza sperimentale. Leggi fisiche. Grandezze fisiche e loro misure: unità e dimensioni. Misurazioni e strumenti. Metodi di misura. Errori casuali e sistematici.
Elementi di calcolo vettoriale. Concetto di vettore. Operazioni con vettori. Rappresentazione cartesiana. Vettori polari e assiali. Vettori applicati. Momenti polare e assiale di un vettore. Sistemi di vettori applicati. Risultante e momento risultante. Composizione di vettori. Derivazione ed integrazione di vettori. Gradiente e rotazionale.
Cinematica Concetti di spazio e di tempo. Sistemi di riferimento. Punto materiale. Coordinate cartesiane, cilindriche, polari. Traiettoria. Equazioni parametriche del moto. Equazione oraria. Spostamento. Velocità e accelerazione in coordinate cartesiane, polari e del triedro fondamentale. Velocità e accelerazione angolari. Classificazione dei moti. Problemi diretto e inverso. Studio di alcuni semplici moti rettilinei (uniforme, uniformemente vario, armonico semplice e smorzato) e piani (circolare, moto dei proiettili, moto dei pianeti).
Dinamica. Concetto di forza. Forza peso. Misura statica delle forze. Dinamica del punto materiale. Il I Principio della dinamica. Sistemi di riferimento inerziali. Trasformazioni di Galileo. Il II Principio della dinamica. Massa inerziale e gravitazionale. Indipendenza delle azioni simultanee. Reazioni vincolari. Quantità di moto e momento della quantità di moto. Impulso e momento dell'impulso di una forza. Teorema dell'impulso e della quantità di moto. Studio di alcuni semplici problemi unidimensionali di dinamica del punto materiale (moto con forza elastica, moto dei proiettili, pendolo semplice,moto con forze di attrito,moto con forze centrali). Campi di forze. Moti relativi e sistemi non inerziali. Dinamica di un punto materaiale in un sistema di riferimento in rotazione rispetto ad un riferimento inerziale. Forze inerziali:di trascinamento, centrifuga, di Coriolis.
Lavoro ed energia. Concetto di lavoro. Esempi di calcolo di lavoro. Potenza. Macchine reversibili e irreversibili. Energia potenziale e campi conservativi. Energia cinetica. Teorema delle forze vive. Conservazione dell'energia meccanica. Forze non conservative.
Dinamica dei sistemi di punti. Il III principio della dinamica (conservazione della quantità di moto e del momento angolare). Azioni a distanza. Urti e forze impulsive. Equazioni cardinali. Centro di massa e sue proprietà. Teoremi del centro di massa. Baricentro. Momenti di inerzia e loro calcolo. Teorema di Huyghens Steiner. Teorema di Koenig. Dinamica dei sistemi rigidi (in particolare con asse fisso). Assi liberi di rotazione. Pendolo composto. Energia interna.
Introduzione alla termodinamica. Il metodo statistico. Coordinate macroscopiche. Sistemi idrostatici.Equilibri termico e termodinamico. Concetto di temperatura. Temperatura del termometro a gas ideale.Diagrammi p-V e p-T per sostanze pure. Equazioni di stato. Il lavoro termodinamico. Trasformazioni quasi statiche e reversibili; condizioni per la reversibilità. Gas reali e ideali.
Il I Principio della termodinamica. Lavoro abiabatico. Energia interna e sua dipendenza dalle coordinate termodinamiche. Espressione analitica del I Principio. Concetto di calore. Capacità termica. Trasformazioni quasi statiche di un gas ideale.
Il II Principio della termodinamica. Conversione di lavoro in calore e viceversa. Serbatoio di calore. Macchine termiche e frigorifere. Enunciati di Kelvin e di Clausius; equivalenza. Il ciclo di Carnot. Teorema di Carnot. Scala di temperatura assoluta. Teorema di Clausius. Concetto di entropia. Entropia di un gas ideale. Diagrammi T-S. Entropia, reversibiltà e irreversibilità. Il II principio come Principio di aumento dell'entropia. Energia degradata.
Testi consigliati :
- S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: Fisica Generale, Casa Editrice Ambrosiana Milano
- A. Bertin, M. Poli, A. Vitale : Fondamenti di meccanica, Ed. Esculapio - Progetto Leonardo
- A. Bertin, M. Poli, A. Vitale : Fondamenti di termodinamica, Ed. Esculapio - Progetto Leonardo
- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica (Volume 1), SES Napoli
- P. Veronesi, E. Fuschini, Fondamenti di meccanica classica, CLUEB Bologna
- M. Alonso, E. Finn, Elementi di fisica per l’Università, (Volume 1), Addison Wesley
- R. Blumm, D.E. Roller, Fisica I, Zanichelli Bologna
- D. Halliday, R. Resnick, Fisica I, Casa Editrice Ambrosiana Milano
- S. Rosati, Fisica Generale 1, Casa Editrice Ambrosiana Milano
- M.W. Zemansky et al., Fondamenti di termodinamica per ingegneri, Zanichelli Bologna
Testi di esercizi
- M. Bruno, M. D’Agostino, M.L. Fiandri, Esercizi di fisica 1, CLUEB, Bologna
- S. Focardi, Problemi di Fisica Generale, Casa Editrice Ambrosiana, Milano