ITALIANO

I Modulo
Richiami di calcolo coi vettori
Grandezze fisiche
Cinematica del punto materiale
Dinamica del punto materiale
Gravitazione
Dinamica dei sistemi

II Modulo
Meccanica del corpo rigido
Cenni di meccanica dei fluidi
Termodinamica
Onde e Ottica.
Cenni di Elettrostatica

Testo consigliato: Halliday Resnik Krane vol. 1

Basi di Fisica Generale con capacità di soluzione di problemi di meccanica termodinamica più semplici problemi di fluidi e ottica

algebra e funzioni elementari

Lezioni frontali + esercitazioni e prove intercorso

Esame scritto e orale

Nessuna

I Modulo
Richiami di calcolo coi vettori
Vettori e operazioni sui vettori: somma e moltiplicazione per 1 scalare, regola del parallelogramma,
differenza di vettori. Sistemi di coordinate nel piano e nello spazio:rappresentazione dei vettori nella base dei
versori degli assi. Il prodotto scalare. Il prodotto vettoriale. Alcune identità vettoriali.
Concetti introduttivi
Grandezze fisiche: concetto di grandezza fisica, definizione operativa di grandezza fisica, grandezze
fondamentali e grandezze derivate. Sistemi di unità di misura. Dimensioni delle grandezze fisiche ed
equazioni dimensionali. Il Sistema Internazionale.
Cinematica del punto materiale
Moto unidimensionale: concetto di punto materiale, il moto, equazione oraria, velocità ed accelerazione.
moto armonico semplice, moto uniforme ed uniformemente accelerato. Moto nello spazio tridimensionale:
rappresentazione vettoriale del moto, traiettoria, definizione di velocità e accelerazione in forma vettoriale,
moto uniformemente accelerato e moto dei gravi. Moto su traiettoria curvilinea: scomposizione
dell’accelerazione in componenti tangenziale e normale alla traiettoria, velocita' angolare e raggio di
curvatura. Moto circolare. Moti relativi: traslazione generica, trasformazioni Galileiane e legge di
composizione delle velocita', oggettivita' delle accelerazioni.
Dinamica del punto materiale
Leggi della dinamica: principio d'inerzia e sistemi di riferimento inerziali, concetto di forza, carattere vettoriale
delle forze, la seconda legge della dinamica, il III principio della dinamica.Leggi di forza (1): cenni alle forze
fondamentali, la forza di gravitazione universale e la forza peso, reazioni vincolari, macchine semplici, filo in
tensione, forze di attrito. Leggi di forza (2):le forze elastiche, moto oscillatorio, il pendolo semplice. Cenni alle
forze apparenti e forza centrifuga. Lavoro ed energia: il lavoro di una forza, definizione di energia cinetica, la
potenza, il teorema delle forze vive, forze conservative, l'energia potenziale, il teorema di conservazione
dell'energia meccanica. Applicazioni: esempi di energia potenziale: forza peso, forza elastica, forza di
Gravitazione Universale. Oscillatore Armonico risolto con la conservazione dell'energia. Cenni di
Gravitazione: Leggi di Keplero (1° legge senza dimostrazione); velocità di Fuga. Dinamica relativa alla Terra:
effetto della rotazione, effetti della forza di Coriolis (dimostrazioni facoltative).
Dinamica dei sistemi
Quantità di moto: definizione, impulso di una forza, quantità di moto di un sistema, centro di massa, teorema
della quantità di moto e prima equazione cardinale della meccanica, legge di conservazione della quantità di
moto. Il momento della quantità di moto: definizione, il momento di una forza, teorema del momento della
quantità di moto, seconda equazione cardinale della meccanica, legge di conservazione del momento della
quantità di moto.Lavoro ed energia nei sistemi: il teorema delle forze vive per un sistema, il lavoro delle forze
interne. Teoremi di Koenig. Lavoro di una coppia.
II Modulo
Meccanica del corpo rigido
Cinematica dei corpi rigidi: definizione, gradi di liberta' di un corpo rigido, cinematica dei corpi rigidi, atti di
moto elementari: traslazione e rotazione. Teorema di Mozzi (senza dimostrazione). Dinamica del corpo
rigido: momento angolare, momenti e prodotti d'inerzia per un asse qualsiasi, moto generale con asse fisso,
moto di precessione. Assi principali d'inerzia (dimostrazione facoltativa). Assi di simmetria e prodotti
d'inerzia. Moto di rotolamento. Momento d’inerzia ed energia. Calcolo del momento d’inerzia, teorema di
Huygens-Steiner. Energia dei corpi rigidi: energia cinetica e lavoro per un corpo rigido.
Cenni di meccanica dei fluidi
Statica dei fluidi: i fluidi perfetti, definizione di pressione, equazioni fondamentali della statica dei fluidi,
applicazioni: legge di Stevino. Spinta di Archimede. Dinamica dei fluidi: equazione di continuità, portata,
teorema di Bernoulli.
Termodinamica
Il principio zero della termodinamica: concetto di temperatura, scale termometriche e termometri, concetto di
stato termodinamico, variabili di stato, il caso del gas perfetto. Trasformazioni termodinamiche: reversibili e
irreversibili, spontanee, trasformazioni cicliche, il lavoro nelle trasformazioni termodinamiche, equazione di
stato dei gas perfetti. Primo principio della termodinamica: esperienza di Joule, definizione di energia interna,
calorimetria, trasformazioni adiabatiche ed isoterme in generale, applicazioni al gas perfetto, calori specifici e
trasformazioni adiabatiche. Gas perfetti e reali: esperimento di Joule ed energia interna di un gas perfetto. I
gas reali, cenni all'equazione di stato di van der Waals. Teoria cinetica dei gas: interpretazione microscopica
della pressione; interpretazione microscopica della temperatura, principio di equipartizione ed applicazione ai
calori specifici.Il secondo principio della termodinamica: enunciati di Kelvin e di Clausius e loro equivalenza,
il ciclo di Carnot, teorema di Carnot, la temperatura assoluta, proprietà dei cicli che lavorano a più
temperature (Teorema di Clausius dimostrazione facoltativa). Cenni all’Entropia e alle sue proprietà: legge di
aumento dell’entropia, l'entropia dei gas perfetti, l'entropia dei corpi solidi. Potenziali Termodinamici ed
Equazioni di Maxwell.
Onde e Ottica.
Equazione delle onde unidimensionale. Soluzione dell'equazione delle onde. Onde su una corda vibrante.
Onde sinusoidali: frequenza, numero d'onda e lunghezza d'onda. Onde stazionarie. Serie di armoniche per
la corda vibrante. Intensità di un onda. Interferenza. Principio di Fermat. Principio di Huygens. Deduzione
delle Leggi di Snell. Interferenza. Interferometro di Young. Riflessione e Rifrazione ad incidenza normale.
Ottica Geometrica: applicazioni ai diottri sferici. Lenti sottili (dimostrazione facoltativa).
Cenni di Elettromagnetismo.
Carica elettrica. Forza di Coulomb. Campo elettrostatico. Sistemi di cariche. Teorema di Gauss. Applicazioni
a distribuzioni di cariche simmetriche. Campo elettrico di un anello carico e di un disco carico. Discontinuità
del campo elettrostatico. Forma locale del Teorema di Gauss (dimostrazione facoltativa). Potenziale elettrico.
Potenziale dell'anello e del disco. Potenziale elettrico per distribuzioni simmetriche. Conduttori e teorema di
Coulomb. Proprietà dei conduttori. Cavità in un conduttore. Problema generale elettrostatico: cenni alle
equazioni di Laplace e Poisson. Energia elettrostatica.
Salvo dove indicato “facoltativo” i teoremi e le dimostrazioni si intendono completi di svolgimento dettagliato
di tutti i passaggi.

Italian

I Module
References to vector calculations
Physical quantities
Kinematics of the material point
Dynamics of the material point
Gravitation
System dynamics

II Module
Rigid body mechanics
Notes on fluid mechanics
Thermodynamics
Waves and Optics.
Notes on Electrostatics

Recommended text: Halliday Resnick Krane vol. 1

Basics of General Physics with ability to solve problems of thermodynamic mechanics plus simple problems of fluids and optics

algebra and elementary functions

Lectures + exercises and intermediate tests

Written and oral exam

I Module
References to vector calculations
Vectors and operations on vectors: addition and multiplication by 1 scalar, parallelogram rule,
difference of vectors. Coordinate systems in the plane and in space: representation of vectors in the basis of
axis unit vectors. The scalar product. The vector product. Some vector identities.
Introductory concepts
Physical quantities: concept of physical quantities, operational definition of physical quantities, quantities
fundamental and derived quantities. Systems of units of measurement. Dimensions of physical quantities ed
dimensional equations. The International System.
Kinematics of the material point
One-dimensional motion: concept of material point, motion, hourly equation, velocity and acceleration.
simple harmonic motion, uniform and uniformly accelerated motion. Motion in three-dimensional space:
vector representation of motion, trajectory, definition of velocity and acceleration in vector form,
uniformly accelerated motion and motion of bodies. Motion on a curvilinear trajectory: decomposition
of the acceleration in tangential and normal components to the trajectory, angular velocity and radius
curvature. Circular motion. Relative motions: generic translation, Galilean transformations and law of
composition of speeds, objectivity of accelerations.
Dynamics of the material point
Laws of dynamics: principle of inertia and inertial reference systems, concept of force, vector character
of forces, the second law of dynamics, the third principle of dynamics. Laws of force (1): notes on forces
fundamentals, the universal gravitational force and the weight force, constraint reactions, simple machines, wire
tension, friction forces. Laws of force (2): elastic forces, oscillatory motion, the simple pendulum. Notes to
apparent forces and centrifugal force. Work and energy: the work of a force, definition of kinetic energy, the
power, the living forces theorem, conservative forces, potential energy, the conservation theorem
of mechanical energy. Applications: examples of potential energy: weight force, elastic force, force of
Universal Gravitation. Harmonic Oscillator solved with energy conservation. Hints of
Gravitation: Kepler's Laws (1st law without demonstration); escape speed. Dynamics relative to Earth:
rotation effect, Coriolis force effects (optional demonstrations).
System dynamics
Momentum: definition, impulse of a force, momentum of a system, center of mass, theorem
of momentum and first cardinal equation of mechanics, law of conservation of quantity of
motorcycle. The moment of momentum: definition, the moment of a force, theorem of the moment of momentum
momentum, second cardinal equation of mechanics, law of conservation of momentum
momentum. Work and energy in systems: the living forces theorem for a system, the work of forces
internal. Koenig theorems. Work of a couple.
II Module
Rigid body mechanics
Kinematics of rigid bodies: definition, degrees of freedom of a rigid body, kinematics of rigid bodies, acts of
elementary motions: translation and rotation. Mozzi's theorem (without proof). Body dynamics
rigid: angular momentum, moments and products of inertia for any axis, general motion with a fixed axis,
precession motion. Principal axes of inertia (optional demonstration). Axes of symmetry and products
of inertia. Rolling motion. Moment of inertia and energy. Calculation of the moment of inertia, theorem of
Huygens-Steiner. Energy of rigid bodies: kinetic energy and work for a rigid body.
Notes on fluid mechanics
Fluid statics: perfect fluids, definition of pressure, fundamental equations of fluid statics,
applications: Stevino's law. Archimedes' thrust. Fluid dynamics: continuity equation, flow rate,
Bernoulli's theorem.
Thermodynamics
The zero principle of thermodynamics: concept of temperature, thermometric scales and thermometers, concept of
thermodynamic state, state variables, the case of the perfect gas. Thermodynamic transformations: reversible e
irreversible, spontaneous, cyclic transformations, work in thermodynamic transformations, equation of
state of ideal gases. First law of thermodynamics: Joule experience, definition of internal energy,
calorimetry, adiabatic and isothermal transformations in general, perfect gas applications, specific heats and
adiabatic transformations. Perfect and real gases: Joule experiment and internal energy of a perfect gas. THE
real gases, notes on the van der Waals equation of state. Kinetic theory of gases: microscopic interpretation
of pressure; microscopic interpretation of temperature, principle of equipartition and application to
specific heats. The second law of thermodynamics: Kelvin and di statements Clausius and their equivalence,
the Carnot cycle, Carnot theorem, absolute temperature, properties of cycles that work at more
temperatures (Clausius theorem optional proof). Notes on Entropy and its properties: law of
increase in entropy, the entropy of perfect gases, the entropy of solid bodies. Thermodynamic Potentials ed
Maxwell's equations.
Waves and Optics.
One-dimensional wave equation. Solution of the wave equation. Waves on a vibrating string.
Sine waves: frequency, wavenumber and wavelength. Standing waves. Series of harmonics for
the vibrating string. Intensity of a wave. Interference. Fermat's principle. Huygens principle. Deduction
of Snell's Laws. Interference. Young interferometer. Reflection and Refraction at normal incidence.
Geometric Optics: applications to spherical diopters. Thin lenses (optional demonstration).
Notes on Electromagnetism.
Electric charge. Coulomb force. Electrostatic field. Charge systems. Gauss' theorem. Applications
to symmetric charge distributions. Electric field of a charged ring and a charged disk. Discontinuity
of the electrostatic field. Local form of Gauss's Theorem (optional proof). Electric potential.
Ring and disk potential. Electric potential for symmetric distributions. Conductors and theorem of
Coulomb. Properties of conductors. Cavity in a conductor. General electrostatic problem: notes on
Laplace and Poisson equations. Electrostatic energy.
Except where indicated as "optional", the theorems and demonstrations are intended to be complete with detailed development
of all the steps