Università degli studi dell'Insubria

MECCANICA DEL PUNTO, DEI SISTEMI E DEI FLUIDI

A.A. di erogazione 2017/2018

Laurea triennale in Fisica
 (A.A. 2017/2018)
Docenti
Anno di corso: 
1
Crediti: 
16
Ore di attivita' frontale: 
160

L’obiettivo e’ di fornire una conoscenza dettagliata degli aspetti fondamentali della cinematica e della dinamica del punto. Nel corso di questo programma lo studente verra' introdotto alla formalizzazione matematica dei fenomeni fisici che avra' modo di applicare e approfondire nel successivo percorso formativo. Verranno introdotti concetti di grande rilevanza in fisica come la conservazione dell'energia e si introdurra' la descrizione quantitativa degli effetti dovuti alla gravitazione.
Al termine del corso ci si attende lo studente abbia acquisito le seguenti abilità:
1) Una comprensione approfondita dei temi trattati, e la capacita' di risolvere problemi in tali ambiti.
2) Inoltre lo studente dovra' acquisire spirito critico e metodo scientifico
3) capacita' di elaborare semplici modelli per descrivere fenomeni fisici.

Prerequisiti: 

Elementi di matematica e geometria elementare a livello di scuola superiore; algebra lineare; calcolo differenziale per funzioni di una e più variabili reali.

Primo modulo (7 crediti; Prof. A. Parola)
- Introduzione. La misura in fisica. Unita’ di misura: sistemi MKS, cgs (2 h)
- Vettori: somma, prodotto scalare e prodotto vettoriale; sistemi di coordinate, cartesiane e polari. Richiami su derivate ed integrali.(6 h)
- Cinematica: Traiettoria e legge oraria.Velocita’ e accelerazione. Moto uniforme, uniformemente accelerato, armonico. Moto circolare uniforme; accelerazione centripeta. Accelerazione tangenziale e normale. Sistemi di riferimento: principio di relativita. Relazione tra sistemi di riferimento in moto relativo (10 h)
- Dinamica. Primo e secondo principio della dinamica; terzo principio della dinamica e la conservazione della quantita’ di moto. La forza peso. Reazioni vincolari: il piano inclinato. Forze elastiche: Legge di Hooke. Il pendolo. Tensione. Macchina di Atwood (10 h).
- Forza di attrito e forze di tipo viscoso. Esempi di moto in presenza di attrito e viscosita’. Forze apparenti (4 h).
- Teorema dell'impulso. Masse variabili. Energia cinetica, lavoro di una forza.Teorema delle forze vive.
Forze conservative, energia potenziale.Campi di forze
Conservazione dell'energia meccanica. Momento angolare. Forze centrali e conservazione del momento angolare (10 h).
- Gravitazione. Principio di equivalenza. Legge della gravitazione universale. Misura di G: esperienza di Cavendish. Energia potenziale gravitazionale. Velocita’ di fuga e di caduta libera. Leggi di Keplero. Centro di massa e massa ridotta. Teorema di Gauss. Moto di una massa in un campo gravitazionale: deduzione delle leggi di Keplero (10 h)
- Urti elastici. Esempi di urti non elastici.Sistemi di punti: prima e seconda equazione cardinale (4 h).

Secondo modulo (9 crediti; Prof. G. Jug)
Corpo rigido. Moto traslazionale e prima equazione cardinale. Cinematica del corpo rigido con un punto fisso. Rotazione attorno ad un asse fisso, energia cinetica e momento d’inerzia. Calcolo del momento d’inerzia per corpi semplici. Relazione tra momento angolare e velocità angolare: tensore d’inerzia. Terne principali d’inerzia. Risoluzione di problemi mediante equazioni del moto e leggi di conservazione. Moto di puro rotolamento. Giroscopi: moto libero alla Poinsot. Giroscopi pesanti in rapida rotazione. Statica del corpo rigido.

Corpi deformabili: regime proporzionale, elastico e plastico. Modulo di Young e coefficiente di Poisson. Modulo di comprimibilità e di scorrimento. Isteresi meccanica.

Statica dei fluidi. Pressione: legge di Stevino, principio di Archimede, esperienza di Torricelli. Stabilità del galleggiamento: metacentro.

Fenomeni di superficie: tensione superficiale. Bolle. Angolo di contatto, fenomeni di capillarità.

Dinamica dei fluidi: conservazione della massa, derivata materiale, equazioni di Cauchy ed Eulero. Teorema di Bernoulli ed applicazioni. Fluidi viscosi Newtoniani. Legge di Poiseuille. Moto in un fluido viscoso, velocità limite.

Termodinamica. Concetto di equilibrio. Lavoro e calore. Principi della termodinamica. Gas perfetto. Ciclo di Carnot. Concetto di entropia. Significato statistico dell'entropia. Potenziali termodinamici. Teoria cinetica dei gas. Postulati di Maxwell. Approccio all'equilibrio. Bilancio dettagliato. Master equation. Cenni di meccanica statistica.

Gli obiettivi formativi del corso verranno raggiunti attraverso lezioni frontali per un totale di 128 ore, comprensive di esercitazioni in cui verranno affrontati problemi atti ad applicare le conoscenze acquisite e a verificare le abilita' raggiunte. Verranno anche illustrati metodi numerici per la soluzione delle equazioni delle dinamica.

Lezioni frontali, comprendenti sia l’illustrazione della teoria, che applicazioni ed esercizi.

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

Alla fine del primo modulo lo studente affrontera' una prova scritta della durata di 3 ore nella quale lo studente dovra' rispondere a due quesiti di carattere generale relativi al programma svolto e risolvere due esercizi nei quali dovra' applicare le conoscenze acquisite. Il voto finale sara' ottenuto sommando le votazioni assegnate a ciascuna domanda ed esercizio per un massimo di 5 punti per domanda e 12 punti per esercizio correttamente svolto. Verra' dato maggior peso alla corretta impostazione dell'esercizio, penalizzando in modo minore eventuali errori di calcolo. Nella risposta alle domande verranno anche accertate le abilita' di comunicazione acquisite, mentre nello svolgimento degli esercizi le abilita' di comprensione del testo e di soluzione dei problemi.

Esame scritto obbligatorio, orale facoltativo. La prova scritta comprende due-quattro esercizi e la discussione della teoria relativa a due argomenti del corso.

Testo di riferimento S. Rosati, “Fisica Generale 1”
Testo complementare: The Feynmann Lectures, Vol. 1
Eserciziario: S. Rosati, R. Casali, “Problemi di Fisica Generale”

Ricevimento studenti su appuntamento da concordare via e-mail al docente:
alberto.parola@uninsubria.it

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A.A. 2019/2020

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2018/2019

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE
Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2014/2015

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2013/2014

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2012/2013

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2011/2012

Anno di corso: 1
Curriculum:

A.A. 2010/2011

Anno di corso: 1
Curriculum: