Prima unitą

Presentazione dei docenti del corso. Presentazione del programma del corso. 

Introduzione: la Fisica ed i suoi campi di indagine. Metodi di indagine cognitiva. Il metodo sperimentale. Grandezze Fisiche. Misura. Definizione operativa delle grandezze fisiche.

Definizione operativa della lunghezza. Esempi di definizioni operative di grandi distanze. Definizione operativa del tempo (cenni). 

Cinematica: def. di moto - posizione - punto materiale - sistema di riferimento. Def. di sistema di riferimento (sdr) rettilineo unidimensionale; curvilineo unidimensionale; cartesiano bidimensionale, polare bidimensionale; cartesiano tridimensionale; polare tridimensionale; cilindrico. Coordinate di un punto nei vari sdr.
Def. di gradi di libertą

Moto unidimensionale: def. di spostamento - velocitą media - velocitą istantanea. Velocitą istantanea e derivata. Def. di accelerazione media - accelerazione istantanea. 

Nota la legge oraria di una particella determinare velocitą e accelerazione. Problema inverso: nota l'accelerazione e le costanti iniziali del moto, determinare la legge oraria. Esempi. Moto bidimensionale come combinazione di due moti unidimensionali.

Descrizione vettoriale del moto di-tri-dimensionale. Versori di un sistema di rif. cartesiano. Def. vettore posizione, vettore spostamento, velocitą media, velocitą istantanea, derivata di un vettore. Velocitą come derivata del raggio vettore e come derivata dello spostamento curvilineo. 

Def. di accelerazione media. Accelerazione istantanea. Componenti cartesiane dell'accelerazione. Moto circolare. La velocitą angolare. Relazione fra velocitą lineare e velocitą angolare. L'accelerazione in un moto circolare: componente tangente e componente normale. Moto circolare uniforme: def. di frequenza lineare e frequenza angolare del moto. Moto circolare uniformemente accelerato.  

Scomposizione dell'accelerazione nelle componenti tangenziale e normale in un moto curvilineo. Raggio di curvatura di una traiettoria. Descrizione del moto in coordinate polari: velocitą radiale e velocitą normale. Moti relativi. Moto relativo traslazionale uniforme: composizione delle velocitą. 

Trasformazioni di Galilei. Def. di traslazione, rotazione, roto-traslazione. Composizione delle velocitą e delle accelerazioni di due particelle in moto relativo tralslatorio vario.
Moto rotatorio relativo uniforme: relazione fra velocitą assoluta e relativa.

Moto relativo rotatorio uniforme: relazione tra accelerazione "assoluta" e accelerazione relativa. L'accelerazione di Coriolis. Effetto dell'accelerazione di Coriolis sul moto dei venti. 

Definizione operativa della massa inerziale. Definizione operativa della massa gravitazionale. Definizione della quantitą di moto di un corpo. 

Il principio di conservazione della quantitą di moto. Esempi di applicazione del principio di conservazione della quantitą di moto. 

Dal principio di conservazione della quantitą di moto alle tre leggi della dinamica. La seconda legge della dinamica.

 Le forze in natura: forze gravitazionali e forze elettrostatiche. Forze elastiche, forze di attrito.

Cenni sulle interazioni forti e sulle interazioni deboli.  Processo di unificazione delle Forze fondamentali della Natura. 

Studio della dinamica in un sistema di riferimento accelerato: Esempi. Forze fittizie. L'ascensore di Einstein. 

Principio di equivalenza tra forze inerziali e campi gravitazionali. 

I limiti del concetto di forza. Definizione di un campo di forze. 

Definizione di Lavoro di una forza. Lavoro di un forza e integrale di linea. Dipendenza del lavoro dal cammino di un corpo. 

Forze il cui lavoro non dipende dal cammino. Esempio di un campo di forze costanti. Forze conservative e non conservative.

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Seconda unitą

Definizione di forze centrali. Esempi di forze centrali. Definizione di forza centrale. Il lavoro di una forza centrale non dipende dal cammino percorso nel campo di forze. Definizione di forze conservative. Esempi di forze conservative. Il teorema Lavoro - Energia cinetica (teorema delle forze vive). L'energia potenziale di un campo di forze conservative.

Calcolo dell'energia potenziale per  un campo gravitazionale, un campo di forze elastiche e di un campo coulombiano. Teorema energia meccanica e lavoro di forze non conservative. Il teorema di conservazione dell'energia meccanica. Un applicazione del principio di conservazione dell'energia meccanica: la velocitą di fuga. Esempi di forze  non conservative. Relazione tra lavoro non conservativo ed energia meccanica. Relazione tra forza ed energia potenziale; l'operatore gradiente. 

Campi vettoriali e campi scalari (cenni). Definizione di momento angolare di una particella rispetto ad un punto. Definizione del momento di forza di una particella rispettoad uin punto. Il teorema di conservazione del momento angolare di una particella. Moto di una particella in un campo di forze centrali. I diagrammi dell'energia.

Orbite aperte e chiuse in campi coulombiani e gravitazionali. Gravitazione: verifica delle tre leggi empiriche di Keplero. Deduzione della legge di gravitazione universale a partire dalle tre leggi della dinamica e dalle tre leggi di Keplero.

Una dimostrazione della validità della legge di gravitazione universale. La dinamica dei sistemi di particelle (sdp). Definizione del centro di massa (CM) di un sdp.

Velocitą e accelerazione del CM. Def. della quantitą di moto di un sdp. Forze interne e forze esterne agenti su un sdp. La prima equazione canonica di un sdp. Il principio di conservazione della quantitą di moto dei sistemi di particelle.

 Il problema dei due corpi. Applicazione del problema dei due corpi: moto del sistema Sole-Terra. Traiettorie della Terra e del Sole rispetto al Centro di Massa. Definizione del momento angolare di un sistema di particelle rispetto ad un punto. 

Definizione del momento angolare intrinseco detto anche Spin.

La seconda equazione canonica della dinamica dei sistemi. teorema di conservazione del momento angolare di un sdp. Moto di un sistema come moto del centro di massa e moto relativo al centro di massa: L = L_CM +  L*;   E = E_CM +  E* .

t =  t_CM + t*. Dimostrazione t*= dL*/dt. Teorema lavoro-energia cinetica per un sdp. 

Teorema  di conservazione dell'energia totale per un sdp. Il moto dei corpi indeformabili; definizione di corpo indeformabile. Equazioni del moto dei corpi indeformabili. Scomposizione del moto dei corpi rigidi nel moto del CM e del moto attorno ad un asse passante per il CM.Il momento angolare di un corpo indeformabile ruotante attorno ad un asse fisso.

.Il Momento di inerzia. Calcoli di momenti di inerzia. Relazione fra il momento di forza rispetto ad un punto e momento angolare.

Momenti di forza assiali. Conservazione del momento angolare: esempi. Relazione fra momento di una forza e accelerazione angolare. 
sistemi dinamicamente non equilibrati. Lavoro compiuto da un momento di forza.

Energia cinetica nel moto rotatorio attorno ad un asse. Conservazione dell'energia nei moti roto-traslatori. 

Moti giroscopici. Moti roto-traslatori.  

Moto oscillatorio armonico: definizioni. Equazione del moto armonico semplice. Il sistema massa molla. Moto del pendolo semplice. Moto del pendolo composto. 

Moto del pendolo di torsione.  Moto oscillatorio smorzato: moto armonico smorzato. Moto smorzato critico. 

Moto sovrasmorzato. Moto armonico smorzato forzato. Risonanza. Esempi di sistemi risonanti.

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Terza unitą

Statica dei fluidi. Forze in un fluido: forze di superficie e forze di volume. Legge di Stevino.

Teorema di Bernoulli. Applicazioni del teorema di Bernoulli: sifone, tubo Venturi, tubo di Pitot, portanza di un'ala.

Introduzione alla Termodinamica. Termodinamica classica e meccanica statistica classica. Obiettivi. Linguaggio. Metodo della termodinamica classica. Definizioni: Sistema, ambiente, universo termodinamico. Coordinate termodinamiche. Definizione operativa di temperatura. Definizione operativa di pressione. Stato di equilibrio.  Trasformazione termodinamica. 

Trasformazione infinitesima. trasformazione ciclica. Trasformazioni quasistatiche.Trasformazioni reversibili. Forme di energia. Energia accumulata ed energia di transito. Quantitą di materia: mole. Definizione operativa di calore. relazione calore variazione di temperatura. Definizione operativa di lavoro termodinamico. Lavoro idrostatico. Altre forme di lavoro termodinamico.

L'equivalente termico del lavoro: l'esperimento di Joule. Bilancio Calore Lavoro nell'esperimento di Joule.

Primo principio della Termodinamica. l'energia interna di un sistema. L'energia interna di un gas ideale dipende solo dalla temperatura: l'espansione libera di Joule. 

Energia interna di un solido. Elementi di Meccanica statistica classica.

Velocitą quadratica media e velocitą di fuga. I calori specifici dei gas ideali. Gradi di libertą di una molecola. Principio di equiripartizione dell'energia meccanica.

Impossibilitą del moto perpetuo di II specie. Teorema di Carnot. Teorema di Clausius. Definizione di Entropia. Integrale di Clausius. Terza formulazione del II principio della Termodinamica. 

FINE DEL CORSO

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