Didattica - Università degli Studi di Padova

Syllabus

Prerequisiti:	Analisi Matematica I.
Conoscenze e abilita' da acquisire:	Il metodo sperimentale e le leggi della meccanica del punto e dei sistemi. La fluidostatica e cenni di fluidodinamica. La termodinamica di base.
Modalita' di esame:	La verifica finale consiste in una prova scritta potrà essere sostituita da prove in itinere e richiede lo svolgimento di esercizi relativi al programma e in una prova orale su argomenti trattati durante l'insegnamento.
Criteri di valutazione:	La prova scritta mira a verificare la capacità dello studente di risolvere semplici problemi di meccanica e termodinamica in modo autonomo, sfruttando le tecniche apprese durante l'insegnamento. La prova orale è volta ad accertare l'acquisizione delle conoscenze di base della Fisica Generale, la capacità di ragionamento e di comprensione dello studente.
Contenuti:	1) Introduzione. Grandezze fisiche, campioni e unità di misura. Sistema internazionale. Analisi dimensionale. Sistemi di riferimento. Vettori ed operazioni con i vettori. 2) Cinematica del punto. Moto rettilineo di una particella. Velocità media e velocità istantanea; moto uniforme. Accelerazione media e istantanea; moto ad accelerazione costante. Caduta verticale dei gravi. Moto armonico. Moto in due e tre dimensioni. Posizione, velocità e accelerazione. Moto circolare. Moto dei gravi. 3) Dinamica del punto. Concetto di forza; unità di misura della forza. Leggi della dinamica. Quantità di moto di una particella. Impulso. Massa inerziale e massa gravitazionale. Equilibrio del punto. Forza peso, attrito radente, reazione vincolare, piano inclinato, forza elastica, attrito viscoso, tensione dei fili. Applicazioni delle leggi di Newton. Momento angolare e momento di una forza. 4) Lavoro ed energia. Lavoro di una forza. Energia cinetica e teorema lavoro-energia. Forze conservative ed energia potenziale (forza peso, forza elastica). Conservazione dell'energia. Potenza. 5) Moti relativi. Sistemi di riferimento. Velocità relative. Accelerazioni relative. Sistemi inerziali. Sistema di riferimento terrestre. 6) Sistemi di particelle. Forze interne ed esterne e loro momenti. Centro di massa. Quantità di moto totale; prima equazione cardinale della dinamica dei sistemi; conservazione del momento. Momento angolare di un sistema; seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi; conservazione del momento angolare. Lavoro ed energia di un sistema di particelle. Sistema del centro di massa. Primo e secondo teorema di König. Sistemi di forze applicate; sistemi di forze parallele, baricentro. 7) Dinamica dei corpi rigidi. Rotazione con un asse fisso; momento assiale, energia cinetica, lavoro. Momento d'inerzia; calcolo di momenti d'inerzia. Teorema di Steiner. Applicazioni. Moto di puro rotolamento. Leggi di conservazione nel moto del corpo rigido. Equilibrio statico. 8) Urti. Urti tra due particelle puntiformi; urti elastici ed anelastici. Conservazione della quantità di moto e dell'energia. Urti in una e due dimensioni. Urti tra corpi rigidi. 9) Gravitazione. Forze centrali e loro proprietà. Leggi di Keplero. Legge della gravitazione universale. Campo gravitazionale. Energia potenziale gravitazionale; velocità di fuga. Determinazione della costante di gravitazione universale, esperienza di Cavendish. Problema di Keplero, costanti del moto e traiettorie. 10) Proprietà dei fludi in equilibrio; legge di Stevino. Principio di Archimede; galleggiamento. Viscosità: fluidi ideali e reali. Cenni di fluidodinamica. Moti stazionari: equazione di continuità, portata, teorema di Bernoulli. Flusso laminare e di Poiseuille. 11) Grandezze termodinamiche, trasformazioni e stati di equilibrio, equazione di stato, funzioni di stato. Scale di temperatura e termometri. Esperienza di Joule ed equivalenza calore/lavoro. Primo pincipio della termodinamica. Energia interna. Calorimetria. 12) Gas ideali e gas reali. Leggi di Boyle, Gay-Lussac e Avogadro; equazione di stato dei gas ideali. Termometro a gas ideale. Piano di Clapeyron e trasformazioni termodinamiche di gas ideali. Trasformazioni reversibili e irreversibili; cicli termodinamici e lavoro. Calori specifici; relazione di Mayer. Espansione libera ed energia interna di un gas ideale. Trasfomazioni adiabatiche; equazioni delle adiabatiche reversibili. Rendimento di un ciclo termodinamico. Ciclo di Carnot. Gas reali; transizioni di fase e piano di Clapeyron. Modello cinetico dei gas ideali. 13) Secondo principio. Enunciati di Clausius e Kelvin-Planck. Teorema di Carnot. Temperatura temodinamica assoluta. Teorema di Clausius. Entropia.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento:	Lezioni frontali ed esercizi in aula. Dimostrazioni di esperienze in aula,
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:	Testo di riferimento.
Testi di riferimento:	Mazzoldi, Paolo; Nigro, Massimo; Voci, Cesare, Elementi di fisica, meccanica, termodinamica. Napoli: EdiSES, 2008.