fisica1-chi-201314-diario

Testo adottato:

• FLMP: Ferrari, Luci, Mariani, Pellissetto (FLMP): Fisica I (Meccanica e Termodinamica), Ed. Idelson-Gnocchi

Altri testi per approfondimenti (facoltativi):

• Esercizi: (LBST) Loreto, Baldassarri, Servedio, tria: Fisica Generale - Meccanica (esercizi), Ed. McGraw-Hill

• Teoria: (HRK) Halliday, Resnick, Krane: Fisica 1 (Meccanica, Acustica, Termodinamica), Ed. CEA

• Teoria: (MNV) Mazzoldi, Nigro, Voci , Luci: Fisica Volume I, Ed. EdiSES

Argomenti svolti a lezione:

•05/03:

• Introduzione e struttura del corso

• Metodologia scientifica, concetto di misura, unità di misura, campioni

• Il sistema internazionale

• Cambio di unità di misura (esempi)

• Analisi dimensionale

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 1 (1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6)

•07/03:

• Cinematica in una dimensione: introduzione, sistemi di riferimento

• Posizione e spostamento, traiettoria di un punto materiale, legge oraria

• Velocità media e velocità istantanea, definizione, dimensioni e unità di misura

• Esempio: moto lineare uniforme

• Accelerazione media e istantanea, definizione, dimensioni e unità di misura

• Esercizio: FLMP esempio pag. 26

• Esempio: moto uniformemente accelerato

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 2 (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5)

•11/03:

• Riepilogo della cinematica moto unidimensionale

• Dalla velocità all’accelerazione e dalla accelerazione alla velocità

• Esempi ed Esercizi:

• moto lineare: autovettura su strada rettilinea: vedi ad esempio (FLMP) Problema 2.1

• moto uniformemente accelerato: passeggero e treno Problema1.pdf (LBST) 2.9

• Accelerazione nel moto di caduta libera e caduta dei gravi:

• Esempi:

• corpo lasciato cadere dall’alto

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 2 (2.5, 2.6, 2.7, 2.8)

•12/03:

• Esempi di moto di caduta libera: palla lanciata verso l’alto (FLMP) Problema 2.3

• Relazione tra velocità e posizione

• Grandezze scalari e grandezze vettoriali

• vettori: definzione, componenti, versori

• operazioni su vettori: prodotto per uno scalare, somma e sottrazione (via grafica e per componenti), prodotto scalare e prodotto vettoriale,

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 2 (2.8), Cap. 3 (3.1, 3.2), Cap. 9 (9.1)

•14/03:

• Vettori: richiami, vettori espressi in termini dei versori di base, derivata di un vettore

• Esempi: operazioni con vettori, calcolo prodotto scalare tra due vettori: (FLMP) Esempio pag. 48 e 55

• Moto in 2 e 3 dimensioni: traiettoria, vettore spostamento, vettore velocità media e velocità istantaena, accelerazione media e accelerazione istantanea

• Scomposizione dell’accelerazione in accelerazione tangenziale e accelerazione normale (o centripeta)

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 3 (3.2.1, 3.2.2, 3.2.3, 3.2.4, 3.2.5, 3.3, 3.3.1, 3.3.2, 3.6)

•18/03:

• Cinematica del moto in due dimensioni:

• moto del proiettile (LSBT: un calcio ad un pallone)

• Esercizio: Problema_scimmiafurba.pdf

• moto circolare uniforme: velocità angolare, velocità lineare, accelerazione centripeta, periodo, frequenza

• Cenni al moto generale: accelerazioni centripeta, tangenziale e cerchio osculatore

• Esercizio per casa: Problema_orologio.pdf

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 3 (3.3, 3.3.1,3.3.2, 3.4, 3.5,3.5.1,3.5.2,3.5.3)

•19/03:

• Cinematica in presenza di resistenza viscosa: velocità limite (solo cenni)

• Moti relativi: sistemi in traslazione rettilinea, trasformazioni di Galileo, cenni su sistemi in rotazione relativa (accelerazione di Coriolis, accelerazione centrifuga)

• Esempio: problema 3.3 p. 77 (FLMP)

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 3 (3.7, 3.7.1), Cap. 5 (5.3, 5.3.1)

•21/03:

• Esercizio: 2.12 (FLMP)

• Dinamica del punto materiale: introduzione, concetto di forza

• Primo principio della dinamica, sistemi inerziali, terra come SR pseudo-inerziale

• Secondo principio dinamica: seconda legge di Newton, principio sovrapposizione e forza risultante

• Dimensioni e unità di misura della forza

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 4 (4.1,4.1.1,4.2, 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3)

•25/03:

• Esempi calcolo forza risultante, esercizio: problema_tirofune.pdf

• Forze fondamentali: cenni forza elettromagnetica, nucleare forte e debole. Forze che agiscono a distanza e forze di contatto come schematizzazione di effetti microscopici

• Forza gravitazionale, massa gravitazionale e massa inerziale. Forza gravitazionale sulla superficie della terra, forza peso, accelerazione gravitazionale g

• Come si misura la massa: la bilancia

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 4 (4.2.2, 4.3, 4.4, 4.4.1, 4.4.2)

•26/03:

• Seconda legge di Newton in sistemi di riferimento non inerziali: forze apparenti

• Massa apparente: misura del peso in un ascensore che accelera

• Terzo principio (o legge) della dinamica: esempi (corpo attratto dalla terra e viceversa)

• Forze di contatto: reazioni vincolari: forza normale, tensione di una fune, fune ideale

• Esercizi:

• blocco su piano liscio: Esempio p.119 (FLMP)

• traino con fune di due punti materiali: Problema 5.2 (FLMP)

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 4 (4.5), Cap. 5 (5.7, 5.1, 5.1.1, 5.1.2)

•28/03:

• Carrucola ideale, ascissa curvilinea

• Esercizi:

• EsercizioBlocchiEFuni.pdf

• macchina di Atwood (FLMP 5.1.3)

• Forze di attrito, attrito statico, attrito dinamico, coefficienti di attrito statico e dinamico

• Esercizio: esempio 5.4 (FLMP)

• Il piano inclinato in assenza di attrito

• Esercizo: esempio 5.7 (FLMP)

• Il piano inclinato in presenza di attrito: condizione di scivolamento

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 5 (5.1.3, 5.2, 5.4, 5.4.1, 5.4.2)

•01/04:

• Il piano inclinato in presenza di attrito dinamico

• Esercizio per casa: funeEpianoinclinato.pdf

• Dinamica del moto circolare, Forza centripeta

• Esercizio: auto che percorre una curva (FLMP problema 5.13)

• Esercizio per casa: auto su curva parabolica (FLMP problema 5.14 + trattazione in presenza di attrito statico)

• Forze apparenti e moto circolare: forza centrifuga

• Forza elastica, equazione del moto dell’oscillatore armonico, legge oraria del moto armonico

• Analisi del moto armonico, pulsazione e periodo, calcolo di ampiezza e fase iniziale a partire dalle condizioni iniziali

• Esercizio: (FLMP problema 5.10)

• Esercizio per casa: (FLMP problema 5.11)

• Esercizio: massa attaccata ad elastico fatta ruotare in circolo (FLMP problema 5.15)

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 5 (5.4.2,5.6,5.7,5.5,5.5.1,5.5.2)

•02/04:

• Pendolo semplice, soluzione per piccole oscillazioni

• Lavoro di una forza: integrale di linea

• Esempi notevoli: lavoro della forza vincolare normale, lavoro di una foza costante, lavoro della forza di attrito, lavoro della forza peso

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 5 (5.5.3), Cap. 6 (6.1,6.1.1,6.1.2,6.1.3,6.1.4)

•04/04:

• Lavoro di forze notevoli: attrito, forza peso, forza elastica

• Teorema dell’energia-cinetica, energia cinetica

• Esempi applicazione teorema energia-cinetica:

• auto che frena: per esempio problema 6.3 (FLMP)

• velocità massima pendolo semplice ricavata a partire dalla soluzione dell’equazione del moto per piccole oscillazioni e a partire dal teorema dell’energia cinetica

• sciatore su pendio

• Potenza

• Forze conservative, forza peso (e forza gravitazionale), forza elastica

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 6 (6.1.3,6.1.4, 6.1.5, 6.2, 6.3), Cap. 7 (7.1, 7.1.1, 7.1.2)

•08/04:

• Conservazione dell’energia meccanica, energia potenziale

• Conservazione energia meccanica

• esempi:

• caduta di un grave (esempi p. 213 FLMP), corpo che scivola su guida (prob. 7.2 p. 213 FLMP)

• giro della morte: (ad esempio problema 7.8 p. 219 FLMP)

• Calcolo di una forza a partire dall’energia potenziale

• Informazioni desumibili dal grafico dell’energia potenziale

• Grafico U e K oscillatore armonico

• Informazioni desumibili dal grafico dell’energia potenziale

• Esercizi per casa: giro della morte, ricavare v(θ), N(θ), con θ angolo del punto materiale rispetto alla verticale

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 7 (7.1, 7.2, 7.2.1, 7.2.2, 7.2.3, 7.3, 7.5)

•09/04:

• Conservazione energia in presenza di forze non conservative

• esempio: problema 7.9 p. 223 FMLP

• Esercizi:

• blocco con molla su piano scabro

• pistone verticale e molla (LBST 4.11. oppure simile)

• punto materiale su successione di piani inclinati con e senza attrito (LBST)

• blocco con molla su piano inclinato

• per casa: pendolo asimmetrico (LBST)

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 7 (7.4)

•11/04:

• Esercizi:

• pendolo asimmetrico (LBST)

• blocchi sovrapposti

• massa con molla

•15/04:

• Primo Esonero (testi e soluzioni)

• esoneroA_15.4.2014.pdf

• esoneroB_15.4.2014.pdf

• esoneroC_15.4.2014.pdf

• esoneroD_15.4.2014.pdf

•16/04:

• Soluzione compiti esonero

• Dinamica dei sistemi di punti materiali: introduzione, gradi di libertà e corpo rigido

• Quantità di moto e seconda legge della dinamica

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 8 (8.1)

•23/04:

• Moto di un sistema di punti materiali: prima equazione cardinale della meccanica

• Conservazione della quantità di moto

• Esempio: uomo su lago ghiacciato o cannone che rincula: prob. 8.2 p. 241 FLMP

• Centro di massa di un sistema di punti materiali, estensione al continuo

• Teorema del centro di massa

• Moto del centro di massa

• Esempio: proiettile che frammenta prob. 8.11 p. 256 FLMP

• Esempi: spiegazione di perché non è possibile sollevarsi tirandosi per i propri capelli e delle “magie” del mago Dynamo.

• Riferimenti bibliografici: (FMLP) Cap. 8 (8.1, 8.3, 8.4, 8.4.1, 8.5)

•29/04:

• Sistema di riferimento del laboratorio e sistema del centro di massa

• Energia cinetica di un sistema di punti materiali: teorema di Koenig

• Teorema dell’energia cinetica per un sistema di punti materiali e per un corpo rigido in traslazione

• Esercizi:

• problema 8.17 p. 275 (FLMP)

• punto materiale che scivola su blocco mobile: LBST 5.5

• Per casa: punto materiale che risale su blocco mobile LBST 5.5 (parte due)

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 8 (8.5 (p. 253), 8.6, 8.9, 8.10)

•30/04:

• Impulso di una forza, forze impulsive e cenni teorema dell’impulso

• Urti: conservazione quantità di moto totale, urti elastici e anelastici

• Esempi di urti centrali 1D:

• elastico: generale, tra masse uguali, contro una parete e con proiettile massivo

• totalmente anelastico

• Urti totalmente anelastici e massima dissipazione di energia in un urto

• Moto del centro di massa nell’urto

• Esercizio: pendolo balistico FMLP problema 8.13 p. 269

• Per casa: urto contro una molla (LBST) 5.17

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 8 (8.2, 8.7, 8.8, 8.8.1, 8.8.2)

•06/05:

• Svolgimento esercizio urto contro una molla (LBST) 5.17

• Moto di un corpo rigido: introduzione moto del CM + moto di rotazione intorno ad un asse passante per il CM

• Rotazione di un corpo rigido e momento di una forza

• Richiami sul prodotto vettoriale

• Coppia di forze

• Condizioni di equilibrio di un corpo rigido, dimostrazione che le condizioni di equilibrio non dipendono dalla scelta del polo per calcolare i momenti

• Risultante della forza peso applicata al CM, risultante della reazione vincolare (esempio torre di Pisa)

• Esercizio: scala appoggiata ad una parete FLMP problema 9.4 p. 298 domanda (a)

• Per casa: FLMP problema 9.4 p. 298 domanda (b)

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 9 (9.1, 9.2, 9.3, 9.4)

•07/05:

• Momento angolare o della quantità di moto per un punto materiale

• Esercizi:

• momento angolare di un punto materiale che ruota, e in moto traslatorio

• problemi 10.1 e 10.2 p. 312/313 (FLMP)

• Seconda equazione cardinale per un sistema di punti materiali

• Esercizio:

• pendolo balistico inclinato: 10.6 p. 323 (FLMP)

• Facoltativo per casa: Leggi di Keplero: capitolo 10.2 FLMP

• Esercizio per casa: urto contro pallina vincolata a bacchetta rotante

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 10 (10.1, 10.3)

•09/05:

• Rotazione di un corpo rigido intorno ad un asse fisso

• cinematica moto di rotazione

• energia cinetica di rotazione

• momento di inerzia

• momento angolare

• seconda equazione cardinale della meccanica

• conservazione momento angolare: esempio pattinatrice su ghiaccio

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 10 (10.4, 10.4.1,10.4.2,10.4.3, 10.4.4, 10.4.5)

•13/05:

• Richiami sulla seconda equazione cardinale per un corpo rigido che ruota intorno ad un asse fisso

• Cenni sul teorema degli assi principali di inerzia

• Componente lungo l’asse di rotazione del momento delle forze esterne

• Esercizi:

• carrucola reale con filo: FMLP 10.9 p. 340 (+nota sull’uso della conservazione dell’energia

• per ricavare la velocità con cui la massa tocca il suolo)

• pendolo fisico (o composto): FLMP p. 341

• urto elastico su sbarra rotante: EsercizioUrtoSbarrettaRotante.pdf

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 10 (10.4.5)

•14/05:

• Quando si conserva la quantità di moto totale e quando si conserva il momento angolare totale in un urto di un proiettile su un corpo rigido

• Teorema dell’energia cinetica per un corpo rigido in rotazione intorno ad un asse fisso

• Esercizi:

• urto elastico su sbarra rotante: EsercizioUrtoSbarrettaRotante.pdf

• disco rotante con forza di attrito frenante: EsercizioDiscoFrenato.pdf

• esercizi: FMLP 9.11, 9.13, 10.10 (usando la conservazione dell’energia),

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 10 (10.4.6)

•16/05:

• Esercizi riepilogo meccanica dei sistemi

•20/05:

• Secondo Esonero (testi e soluzioni)

• esoneroA_20.05.2014.pdf

• esoneroB_20.05.2014.pdf

•21/05:

• Soluzione compiti esonero

• Introduzione alla termodinamica: definizioni, sistema termodinamico, variabili e funzioni di stato

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 12 (12.1)

•27/05:

• Temperatura: definizione, scale termometriche, misura della temperatura

• Dilatazione termica: di volume, lineare

• Esempi: problema FMLP 12.5 (p 430), problema 12.7 (p 432)

• Pressione, unità di misura, calcolo della pressione atmosferica che agisce sulla mano di un uomo

• Misura della pressione: manometri

• Trasformazioni termodinamiche, gas perfetti

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 12 (12.1.1, 12.1.2, 12.1.3, 12.2, 12.3, 12.4)

•28/05:

• Equazione di stato dei gas perfetti, costante dei gas e costante di Boltzman. Limite di validità dell’equazione dei gas perfetti e cenni ai gas reali.

• Trasformazioni termodinamiche, esempi di trasformazioni isobara, isocora, isoterma per un gas perfetto: leggi di Gay-lussac e Boyle-Mariotte

• Esempi: problemi FMLP 12.8 e 12.10 (p. 441), 12.13 (p. 447)

• Miscele: legge di Dalton

• Calore, capacità termica, calore specifico, calore specifico molare

• Cambiamenti stato, calore latente

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 12 (12.5, 12.5.1, 12.5.2), Cap. 13 (13.1, 13.1.1, 13.1.2, 13.2)

•30/05:

• Teoria cinetica dei gas

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 12 (12.6, 12.6.1, 12.6.2, 12.6.3, 12.6.4, 12.6.5)

•03/06:

• Lavoro termodinamico, rappresentazione grafica

• Esempi di lavoro in alcune trasformazioni termodinamiche caratteristiche: ciclo, isocora, isobara, isoterma

• Lavoro in trasformazioni irreversibili

• Esercizi: FLMP 14.2, 14.3 (p. 518)

• Primo principio della termodinamica, energia interna

• Energia interna in trasformazioni particolari: trasformazioni adiabatiche, isocore, trasf. cicliche, espansione libera

• Esercizi: FLMP 14.4 (p. 524)

• Esercizi per casa: FMLP 14.2 e 14.5

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 14 (14.1, 14.1.1, 14.2, 14.2.1, 14.3, 14.4, 14.5, 14.6)

•04/06:

• Calori specifici molari di un gas perfetto a V=costante e p=costante

• Variazione energia interna di un gas perfetto

• Esercizi: FMLP 14.6 (p. 536) e 14.10 (p539)

• Variazione di energia interna in solidi/liquidi e nelle trasformazioni di fase

• Trasformazioni adiabatiche di un gas perfetto

• Esercizi per casa: FMLP 14.7, 14.8, 14.9, 14.11 (p. 537-541), 14.12, 14.13 (p545)

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 14 (14.7, 14.7.2, 14.7.3, 14.8, 14.8.1)

•06/06:

• Processi irreversibili ed entropia:

• entropia e disordine, definizione di Boltzman in termini di numero di microstati del sistema (cenni)

• definizione termodinamica dell’entropia come funzione di stato

• variazione entropia per i gas perfetti: esempi isoterma reveresibile, espansione libera, adiabatica, isocora, isobara

• Variazione entropia per solidi e liquidi e nei cambiamenti di stato

• Macchine termiche, rendimento di una macchina termica (motori termici)

• Macchina termica ideale: il ciclo di Carnot

• lavoro e calore scambiati nel ciclo di Carnot, rendimento

• rendimento del ciclo di Carnot calcolato tramite l’entropia

• Teorema di Carnot (solo enunciato)

• Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 15 (15.13, 15.4, 15.4.1, 15.1, 15.2, 15.5, 15.10)

•17/06:

• Esercizi riepilogo:

• FLMP: 14.14 e 14.18 p. 550-551

• FLMP: 15.2 p. 556

• FLMP: 15.11 p. 590

• FLMP: 15.23 p. 612.

•18/06:

• esercizi vari di riepilogo

•24/06:

• Terzo Esonero: testi e soluzioni

• esoneroA_24.6.2014.pdf

• esoneroB_24.6.2014.pdf

•09/07:

• Prima prova scritta e recupero esoneri: testo e soluzioni

• scritto_FIS1CHI_09072014.pdf

•21/07:

• Seconda prova scritta e recupero esoneri: testo e soluzioni

• scritto_FIS1CHI_21072014.pdf

•10/09:

• Terza prova scritta e recupero esoneri: testo

• scritto_10.9.2014.pdf

•22/09:

• Quarta prova scritta e recupero esoneri: testo

• scritto_F1CHI_22102014.pdf