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prof. Ignazio G. Massa dati del docente |
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Facoltą di Ingegneria Dipartimento di Fisica |
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Fisica generale T-1 Elettronica e Telecomunicazioni Programma |
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MECCANICA E TERMODINAMICA 1 Introduzione al corso La Fisica come scienza sperimentale. Leggi fisiche. Grandezze fisiche e loro misure: unitą e dimensioni. Misurazioni e strumenti. Metodi di misura. Errori casuali e sistematici. Distribuzione di Gauss. Distribuzione di Poisson. 2 Elementi di calcolo vettoriale Concetto di vettore. Operazioni con i vettori. Rappresentazione cartesiana. Vettori polari e assiali. Vettori applicati. Momenti polare e assiale di un vettore. Sistemi di vettori applicati. Risultante e momento risultante. Cambiamento del centro di riduzione. Invariante scalare. Asse centrale. Sistemi equivalenti. Composizione di vettori. Derivazione ed integrazione di vettori. Gradiente e rotazionale. 3 Cinematica Concetti di spazio e di tempo. Sistemi di riferimento. Punto materiale. Coordinate cartesiane, cilindriche, polari. Traiettoria. Equazioni parametriche del moto. Equazione oraria. Spostamento. Velocitą e accelerazione in coordinate cartesiane, polari e del triedro fondamentale. Velocitą e accelerazione angolari. Classificazione dei moti. Problemi diretto e inverso. Studio di alcuni semplici moti rettilinei (uniforme, uniformemente vario, armonico semplice e smorzato, analisi armonica) e piani (circolare, moto dei proiettili, moto dei pianeti). 4 Dinamica Concetto di forza. Forza peso. Misura statica delle forze. 4.1 Dinamica del punto materiale Il I° Principio della dinamica. Sistemi di riferimento inerziali. Trasformazioni di Galileo. Il II° Principio della dinamica. Massa inerziale e massa gravitazionale. Indipendenza delle azioni simultanee. Reazioni vincolari. Quantitą di moto e momento della quantitą di moto. Impulso e momento dell'impulso di una forza. Teorema dell'impulso e della quantitą di moto. Studio di alcuni semplici problemi di dinamica del punto materiale (moto con forza elastica, moto dei proiettili, pendolo semplice, moto con forze di attrito, moto con forze centrali). Cenni sulle interazioni fondamentali : gravitazionale, elettrodebole, forte. Campi di forze. 4.2 Moti relativi e sistemi non inerziali Dinamica di un punto materiale in un sistema di riferimento in rotazione rispetto ad un riferimento inerziale. Forze inerziali: di trascinamento, centrifuga, di Coriolis. Moti relativi alla Terra (filo a piombo, caduta dei gravi, moti orizzontali). 5 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. 6 Dinamica dei sistemi di punti Il III° Principio della dinamica (conservazione della quantitą di moto e del momento angolare). Azioni a distanza. Urti e forze impulsive. Equazioni cardinali. Centro di massa e sue proprietą. Teoremi del Centro di massa. Baricentro. Momenti di inerzia e loro calcolo. Teorema di Huygens‑Steiner. Teorema di König. Dinamica dei sistemi rigidi (in particolare con un asse fisso). Assi liberi di rotazione. Pendolo composto. Rotolamento. Energia Interna. 7 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 reversibilitą. Gas reali ed ideali. 8 Il I° Principio della termodinamica Lavoro adiabatico. Energia interna e sua dipendenza dalle coordinate termodinamiche. Espressione analitica del I° Principio. Concetto di calore. Capacitą termica. Trasformazioni quasi statiche di un gas ideale. 9 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, reversibilitą e irreversibilitą. Il II° Principio come Principio di aumento dell'entropia. Energia degradata. 10 Elementi per una interpretazione microscopica Energia cinetica media e temperatura. Energia interna. Equiripartizione dell'energia. Capacitą termica. Legge di Dulong e Petit. Entropia: microstati e macrostati.
5 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.
6 Dinamica dei sistemi di punti Il III° Principio della dinamica (conservazione della quantitą di moto e del momento angolare). Azioni a distanza. Urti e forze impulsive. Equazioni cardinali. Centro di massa e sue proprietą. Teoremi del Centro di massa. Baricentro. Momenti di inerzia e loro calcolo. Teorema di Huygens‑Steiner. Teorema di König. Dinamica dei sistemi rigidi (in particolare con un asse fisso). Assi liberi di rotazione. Pendolo composto. Rotolamento. Energia Interna.
7 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 reversibilitą. Gas reali ed ideali.
8 Il I° Principio della termodinamica Lavoro adiabatico. Energia interna e sua dipendenza dalle coordinate termodinamiche. Espressione analitica del I° Principio. Concetto di calore. Capacitą termica. Trasformazioni quasi statiche di un gas ideale.
9 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, reversibilitą e irreversibilitą. Il II° Principio come Principio di aumento dell'entropia. Energia degradata.
10 Elementi per una interpretazione microscopica Energia cinetica media e temperatura. Energia interna. Equiripartizione dell'energia. Capacitą termica. Legge di Dulong e Petit. Entropia: microstati e macrostati. |
