UNIVERSITA' di BOLOGNA - Facoltà di Ingegneria

PROGRAMMA del Corso di FISICA GENERALE Anno Accademico 2002-2003

per il 1° Anno del Corso di Laurea in Ingegneria EDILE - ARCHITETTURA

1^a Parte

A. Elementi di calcolo vettoriale.

Concetto di vettore. Operazioni con vettori: somma, differenza, prodotto scalare, vettoriale, misto. Rappresentazione cartesiana dei vettori. Vettori applicati. Momento di un vettore rispetto ad un punto e rispetto ad un asse. Sistemi di vettori applicati. Risultante. Momento risultante rispetto ad un punto e ad un asse. Cambiamento del centro di riduzione. Invariante scalare. Sistemi equivalenti di vettori. Composizione di vettori. Derivata di un vettore. Campo vettoriale. Gradiente. Rotore. Integrali di vettori.

B. Cinematica

. Sistemi di riferimento.

B.1. Cinematica del punto materiale.

Concetto di punto materiale. Coordinate cartesiane, cilindriche, polari. Traiettoria. Equazioni parametriche del moto. Equazione oraria. Spostamento. Velocità di spostamento. Area spazzata. Velocità areolare. Accelerazione nello spostamento. Accelerazione areolare. Componenti intrinseche della accelerazione. Velocità ed accelerazione dall'equazione oraria. Classificazione dei moti. Problemi di cinematica del Punto: problema diretto, problema inverso. Studio di alcuni semplici moti rettilinei (uniforme, uniformemente vario, armonico semplice). Moto piano in coordinate cartesiane ed in coordinate polari. Moti centrali. Moto dei pianeti (cenni).

B.2. Cinematica dei sistemi rigidi.

Concetto di corpo rigido. Moto traslatorio. Moto rotatorio assiale. Moto rotatorio polare. Moto rototraslatorio. Velocità ed accelerazione dei punti di un corpo rigido.

B.3. Moto relativo.

Impostazione del problema. Velocità ed accelerazione nel moto relativo.

C. Dinamica.

C.1. Dinamica del punto materiale

Principio di inerzia. Riferimenti inerziali. Il 2° principio della dinamica. Concetto di forza e di massa inerziale. Natura vettoriale delle forze. Misura (statica e dinamica) delle forze. La forza peso. Indipendenza delle azioni simultanee. Moto dei proiettili. Forza centripeta. Reazioni vincolari. Problemi di dinamica del punto materiale. Quantità di moto e momento angolare di un punto materiale. Impulso e momento dell'impulso di una forza. Teorema dell'impulso e della quantità di moto. Teorema del momento della quantità di moto. Studio di semplici problemi unidimensionali di meccanica del punto: forze funzioni solo del tempo; forze funzioni solo della posizione; forze funzioni solo della velocità. Studio del problema (bidimensionale) del moto sotto l'azione di una forza gravitazionale (cenni). Moto di un punto vincolato su una linea. Pendolo semplice.

C.2. Dinamica dei sistemi di punti.

Il 3° principio della dinamica. Quantità di moto e momento angolare di un sistema di punti. Estensione del teorema dell'impulso e di quello del momento angolare. Conservazione della quantità di moto e del momento angolare. Equazioni cardinali. Centro di massa e sue proprietà.

C.3. Dinamica dei sistemi rigidi.

Centro di massa.: esempi di calcolo. Punto di applicazione della forza peso in un sistema rigido. Momenti di inerzia e loro calcolo. Teorema di Huygens-Steiner. Studio del moto di un corpo rigido con un asse fisso. Pendolo fisico.

C.4. Sistemi di riferimento non inerziali. Cenni sulle forze d'inerzia (centrifuga, di Coriolis, ecc.).

D. Lavoro ed energia.

D.1. Punto materiale.

Concetto di lavoro. Esempi di calcolo di lavoro. Potenza. Energia cinetica. Teorema delle forze vive. Campi conservativi. Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica.

D.2. Sistemi di punti.

Espressione generale del lavoro. Teorema di König. Energia cinetica di un sistema rigido. Energia potenziale di un sistema. Il principio di conservazione dell'energia (meccanica)

E. Le interazioni fondamentali in natura. Interazione gravitazionale. Legge di Newton. Massa inerziale e massa gravitazionale. Interazioni elettromagnetiche. Velocità di propagazione dell'interazione. Interazione forte e debole.

Gli argomenti elencati in corsivo verranno più o meno sviluppati, compatibilmente col tempo a disposizione.

Gli argomenti svolti nel Corso sono trattati ampiamente e in modo più che sufficiente nella maggior parte dei testi Universitari di Fisica 1 pubblicati. Se ne ricordano qui alcuni (in ordine alfabetico):

-Alonso Finn: Elementi di Fisica Vol .1 Masson-Addison-Wesley Ed.

-Halliday - Resnick: Fisica 1 . CEA Milano

-S. Rosati : Fisica Generale Vol.1 (Meccanica-Termodinamica). CEA Milano

 Gli stessi Testi presentano raccolte più o meno ampie di esercizi svolti e da svolgere, anche in volumetti separati.

2^a Parte

Interazioni elettriche e magnetiche non dipendenti dal tempo.

La carica elettrica e le sue proprietà. Legge di Coulomb e forze fra le cariche.

Il campo elettrico nel vuoto: legge di Gauss e Potenziale elettrostatico.

Il campo elettrico in presenza di corpi conduttori. La capacità elettrica: Bilanci energetici. L'energia del campo elettrico e di un sistema di cariche.

La corrente elettrica. L'equazione di continuità e la conservazione della carica. La legge di Ohm, la resistenza elettrica e la densità di corrente

I circuiti elettrici, i generatori di F.e.m. ; bilanci energetici. La legge di Joule; i principi di Kirchhof.

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Il campo magnetico nel vuoto. Forze su cariche in moto e su conduttori percorsi da corrente. L'effetto Hall.

Leggi di Gauss e di Ampère per il campo magnetico.

Il coefficiente di auto e di mutua induzione. Forze fra cariche in moto.

Il campo elettrico e magnetico (campo Elettromagnetico) come osservati da sistemi di riferimento in moto relativo.

Il campo elettromagnetico in condizioni non stazionarie (interazioni dipendenti dal tempo).

L'induzione elettromagnetica e la legge di Faraday. Autoinduzione ed energia del campo magnetico. F.e.m. e correnti variabili (sinusoidali): cenni sui circuiti elettrici in regime quasi stazionario.

La corrente di spostamento.

Cenni su il campo elettromagnetico e la materia.

I dielettrici: i vettori E, D e P.

Proprietà magnetiche della materia: Dia- , Para- , e Ferro-magnetismo: i vettori B, H ed M.

Le equazioni di Maxwell nel vuoto

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Gli argomenti elencati in corsivo verranno più o meno sviluppati, compatibilmente col tempo a disposizione.

Gli argomenti svolti nel Corso sono trattati ampiamente e in modo più che sufficiente nella maggior parte dei testi Universitari di Fisica 2 pubblicati. Se ne ricordano qui alcuni (in ordine alfabetico):

-Alonso Finn: Elementi di Fisica Vol .2 Masson-Addison-Wesley Ed.

-Halliday - Resnick: Fisica 2 . CEA Milano

-L.Lovitch - S. Rosati : Fisica Generale Vol.2 (Elettromagnetismo ed ottica). CEA Milano

Gli stessi Testi presentano raccolte più o meno ampie di esercizi svolti e da svolgere, anche in volumetti separati.