CINEMATICA E MECCANICA DEL PUNTO

A.A. di erogazione 2020/2021
Insegnamento obbligatorio

Laurea triennale in Fisica
 (A.A. 2020/2021)

Docenti

Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Base
Settore disciplinare: 
FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI (FIS/02)
Crediti: 
7
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
56
Dettaglio ore: 
Lezione (56 ore)

Questo insegnamento rappresenta il primo contatto degli studenti del primo anno del corso di laurea in Fisica con tematiche di carattere fisico. Sebbene gli argomenti trattati, cinematica, dinamica del punto materiale e sistemi gravitanti, siano gia' stati svolti nelle scuole superiori, e' essenziale fornire agli studenti una introduzione rigorosa, completa e dettagliata per costruire una solida base metodologica. I concetti di geometria e analisi matematica necessari per la formalizzazione delle leggi fisiche verranno introdotti dal docente. Le evidenze sperimentali a supporto delle leggi fondamentali della dinamica saranno illustrate e discusse criticamente.
Al termine del corso lo studente dovra' essere in grado di
1) utilizzare appropriatamente le leggi fisiche per affrontare i problemi di carattere fisico;
2) utilizzare le appropriate tecniche matematiche per risolvere le equazioni trovate;
3) dimostrare di aver acquisito spirito critico e metodo scientifico.

Elementi di matematica e geometria elementare a livello di scuola superiore.

1) Introduzione. La misura in fisica. (2 h)
2) Vettori: somma, prodotto scalare e prodotto vettoriale; sistemi di coordinate, cartesiane e polari. Introduzione elementare al calcolo differenziale (6 h)
3) 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)
4) 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).
5) Forza di attrito e forze di tipo viscoso. Esempi di moto in presenza di attrito e viscosita’. Forze apparenti (4 h).
6) 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).
7) 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)
8) Urti elastici. Esempi di urti non elastici.Sistemi di punti: prima e seconda equazione cardinale (4 h).

Questo corso e' essenzialmente basato su lezioni frontali in cui tutti gli argomenti vengono presentati in dettaglio, incluse le derivazioni matematiche.
Alla fine di ogni gruppo di argomenti, precedentemente dettagliati, l'esercitatore svolgera' e discutera' con gli studenti alcuni esercizi tratti da temi d'esame (12 h). Durante le lezioni verra' anche introdotto l'utilizzo di un software ad accesso libero (OdeFactory) per la soluzione numerica delle equazioni differenziali al fine di familiarizzare lo studente con queste tecniche.

L'esame finale consiste di una prova scritta che include:
1) due esecizi (12 punti ciascuno) in cui lo studente dovra' dimostrare di comprendere il problema presentato nel testo, di individuare le leggi fisiche che governano il fenomeno e di saper portare a termine i calcoli necessari per arrivare alla soluzione;
2) due domande relative al programma svolto (5 punti ciascuna) in cui lo studente dimostrera' di aver compreso la natura delle leggi fisiche discusse nel programma del corso e i loro regimi di validita'.
Il voto finale e' dato dalla somma dei punteggi riportati nello scritto. La lode e' assegnata allo studente che superi i 30 punti.

Testo di riferimento: G. Rosati, “Fisica Generale 1” (e appunti del docente).
Testo complementare: The Feynmann Lectures, Vol. 1
Eserciziario: S. Rosati, R. Casali, “Problemi di Fisica Generale”

Il docente e' disponibile per chiarimenti su appuntamento.
L'indirizzo di posta elettronica del docente e':
alberto.parola@uninsubria.it