Università degli studi dell'Insubria

MECCANICA DEL PUNTO, DEI SISTEMI E DEI FLUIDI (MODULO II): MECCANICA DEI SISTEMI E TERMODINAMICA

A.A. di erogazione 2019/2020
Insegnamento obbligatorio

Laurea triennale in Fisica
 (A.A. 2019/2020)

Docenti

Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Base
Settore disciplinare: 
FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI (FIS/02)
Crediti: 
9
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
72
Dettaglio ore: 
Lezione (72 ore)

L’obiettivo di questo modulo è di fornire una conoscenza dettagliata della meccanica di sistemi e corpi rigidi, una descrizione, prevalente fenomenologica dei fenomeni di elasticità, una trattazione introduttiva della statica e dinamica dei fluidi e un'introduzione alla termodinamica e alle teorie cinetiche. Ci si attende che lo studente raggiunga una comprensione approfondita di tali temi, e sia in grado di risolvere problemi in tali ambiti.

Conoscenza delle leggi fondamentali della dinamica del punto materiale; algebra lineare; calcolo differenziale per funzioni di una variabile reale.

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.
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.

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

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

Testo di riferimento G. Rosati, “Fisica Generale 1”
Verranno usati altri testi: H. Goldstein, “Meccanica Classica”; K. Huang, “Statistical Mechanics; M. Fazio, “Termodinamica” (o qualsiasi altro testo di termodinamica elementare); la serie di testi Landau-Lifshits di Fisica Teorica (in particolare “Meccanica” e “Teoria dell’Elasticità”)

Verranno usati saltuariamente e in parte altri testi e appunti di corso del docente; fotocopie e scan degli appunti verranno distribuiti.