1) Introduzione alla Fisica.

Il metodo scientifico, definizione operativa delle grandezze fisiche. Concetti di spazio e tempo. Sistemi di riferimento.

Elementi di calcolo vettoriale.

Definizione di vettore. Operazioni con vettori: somma ,differenza, prodotti scalare, vettoriale e misto. I versori. Rappresentazione cartesiana dei vettori e leggi di trasformazione. Derivazione di vettori. La derivata di un versore. Integrazione di vettori. Vettori applicati. Momento di un vettore rispetto ad un punto.

3) Cinematica

Punto materiale. Posizione e sistema di riferimento: coordinate cartesiane, coordinate polari. Il moto del punto materiale: continuità del moto e traiettoria; equazioni parametriche della traiettoria, equazione oraria. Velocità vettoriale media e velocità istantanea. Accelerazione vettoriale. Componenti cartesiane, polari e intrinseche di velocità e accelerazione. Problemi di cinematica del punto: problema diretto e problema inverso. Moti rettilinei e piani. Il moto armonico, il moto circolare, il moto parabolico dei proiettili. Moti centrali. Cenni di cinematica dei corpi rigidi. La relatività del moto. Sistemi di riferimento in moto relativo. Leggi di trasformazione delle velocità e delle accelerazioni.

4) Dinamica del punto materiale.

Concetto di forza. Forza peso. Misura statica delle forze. Natura vettoriale delle forze. Principio di inerzia. Sistemi di riferimento inerziali. Forza ed accelerazione. Massa inerziale e massa gravitazionale. Indipendenza delle azioni simultanee. Secondo principio della dinamica. Misura dinamica di forze. Le leggi delle forze: cenni alle interazioni fondamentali. Forze elastiche. Forze di attrito. Reazioni vincolari. Le forze newtoniane: principio di azione e reazione. Applicazioni dei principi della dinamica. Quantità di moto e momento della quantità di moto. Impulso di una forza e momento dell'impulso di una forza. Teorema dell'impulso e della quantità di moto; teorema del momento angolare. Il pendolo semplice. L’oscillatore armonico. Principio di relatività. Le leggi della meccanica newtoniana e trasformazioni di Galileo. La dinamica nei sistemi di riferimento non inerziali; forze inerziali: di trascinamento, centrifughe e di Coriolis. Effetti della non inerzialità dei riferimenti terrestri. Il peso apparente. Lavoro di una forza. Energia cinetica di un punto materiale. Il teorema delle forze vive. Campi di forze conservativi: energia potenziale e conservazione dell'energia meccanica. Minimi dell’energia potenziale e stabilità dell’equilibrio(cenni). Forze non conservative ed energia meccanica. Leggi di Keplero e legge della gravitazione universale. Orbite circolari di pianeti e satelliti. Il problema dei due corpi. Moto di un punto materiale in campi di forza centrali: conservazione dell'energia e del momento angolare; il potenziale efficace e le caratteristiche del moto.

5) Elementi di dinamica dei sistemi di punti materiali.

Centro di massa e sue proprietà. Equazioni cardinali della dinamica dei sistemi. Terzo principio della dinamica e conservazione della quantità di moto totale e del momento angolare totale di un sistema isolato. Lavoro ed energia; energia cinetica, energia propria ed energia interna. Forze conservative ed energia meccanica dei sistemi. Teoremi di Koenig per l'energia cinetica. Il principio di conservazione dell'energia. Urti fra punti materiali e leggi di conservazione.

6)Termodinamica

La descrizione termodinamica dei sistemi: le coordinate termodinamiche. Equilibrio termico e  temperatura; termometri. Stati di equilibrio termodinamico ed equazioni di stato. I sistemi PVT. Leggi sperimentali per i gas ed equazione di stato dei gas ideali. Elementi di teoria cinetica dei gas: interpretazione microscopica della pressione e della temperatura.Lavoro termodinamico. Trasformazioni quasi statiche e lavoro. Lavoro e calore; lavoro adiabatico ed energia interna. La conservazione dell'energia e il primo principio della termodinamica.Capacità termiche e calori specifici. I serbatoi di calore. Energia interna e dipendenza dalle coordinate termodinamiche; esperienza di Joule ed energia interna dei gas ideali. I calori specifici dei gas ideali; la relazione di Mayer. Trasformazioni quasi statiche dei gas ideali: le leggi di Poisson per le trasformazioni adiabatiche. Il ciclo di Carnot. Conversione di calore in lavoro e viceversa. Le macchine termiche. Il secondo principio della termodinamica: enunciato di Kelvin. Le macchine frigorifere. Enunciato di Clausius. Equivalenza degli enunciati del secondo principio.Trasformazioni reversibili ed irreversibili. Il teorema di Carnot e corollari. La temperatura termodinamica assoluta.Teorema di Clausius. Concetto di entropia. Entropia di un gas ideale. Diagrammi TS. Entropia,reversibilità e irreversibilità. Principio dell'aumento dell'entropia. Entropia ed energia inutilizzabile.

Testi consigliati:

Tutti gli argomenti del programma sono completamente trattati nei testi:

Focardi, Massa, Uguzzoni: Fisica Generale : Meccanica  (CEA) II ed. (2004)
Focardi, Massa, Uguzzoni: Fisica Generale : Termodinamica e fluidi  (CEA) II ed. (2004)