Fisica I 2012/2013
Testi consigliati:
1. Mazzoldi - Nigro - Voci (meccanica
classica, termodinamica)
2. Resnick-Halliday-Krane: Fisica 1 V ed. (per
gli esercizi, se la IV ed. fosse ancora in commercio la
consiglierei anche per meccanica)
3. Feynman R.P. et al. "The Feynman
Lectures" vol. 1: ch. 15-17 per relatività
speciale, ch. 39-40 per
teoria cinetica e distribuzione delle velocità molecolari
(bene anche i capitoli 21,23,24,25 per oscillatori armonici; va bene tutto il testo... per
tutto)
Appunti lezioni (possono
contenere qualche errore)
-
- 8-9/10/2012
- operazioni
su vettori; derivata di vettore;
- cinematica
in 2 e 3 dimensioni;
- trasformazioni
di coordinate; trasformazioni di Galileo.
- Dinamica:
principio di inerzia e definizione di sistemi inerziali; 2°
e 3° principio della dinamica.
- non
presenti negli appunti (trattati da Ghezzi 17-22/10):
quantità di moto, impulso di forza, teorema dell'impulso;
esempi di forze, forze di attrito
- 29-30/10/2012
- prodotto
vettoriale; moto circolare, vettore velocità angolare;
sistemi non inerziali, forze apparenti.
- Lavoro,
energia cinetica, teorema dell'energia cinetica; potenza
- 12-14/11/2012
- energia
potenziale, forze conservative, conservazione dell'energia
meccanica
- Cenni
a: funzioni di più variabili e loro derivate, differenziale
di funzioni di più variabili, differenziali esatti.
Gradiente di una funzione.
- Esempi
di forze conservative e non
- Statica
di una particella, posizioni di equilibrio, energia
potenziale in intorno di posizione di equilibrio stabile
- Oscillatore
armonico semplice
- Oscillatore
smorzato: soluzioni in assenza di forze esterna
- 19/11/2012
- Oscillatore
armonico: soluzioni in presenza di forza esterna sinusoidale
- Considerazioni
conclusive sull'oscillatore armonico: condizioni iniziali,
soluzioni; energia dell'oscillatore smorzato, potenza della
forza esterna, risonanza. Cenno a sviluppo in serie di
Fourier e considerazioni sulla inearità dell'equazione
dell'OA
- 20/11/2012
- Dinamica
di sistemi di n particelle; centro di massa del sistema e
sua dinamica. Sistemi isolati e conservazione q.d.m. totale.
Energia potenziale del sistema. Energia cinetica totale e
teorema di Koenig per energia cinetica
- Urti
tra particelle
- Momenti (28/11/2012)
- definizione
di momento di vettore rispetto a un polo
- momento
della quantità di moto (momento angolare) di una particella,
momento di una forza
- sistema
di n particelle: momento angolare totale, sua derivata
temporale; momento angolare e momento di forze rispetto
rispetto a polo in C.M. e loro proprietà. Teorema di Koenig
per momento angolare.
- CR 3-11/12/2012 (riordinati
~ secondo l'esposiziosizione a lezione)
- Momento
della forza peso e energia potenziale della forza peso per
sistema di n particelle
- Corpo
rigido, variabili cinematiche, descrizione cinematica del
moto; equazioni della dinamica
- Rotazioni
rigide attorno asse fisso: momento di inerzia,
considerazioni su momento angolare totale e sua componente
lungo asse fisso. Calcolo di momento di inerzia: casi
semplici. Teorema di Huygens-Steiner
- definizione
di coppia di forze; riduzione di sistema generico di forze
- statica
di C.R.
- 7-8/1/2013
- Gravitazione:
leggi di Keplero; legge di Newton; massa inerziale e massa
gravitazionale
- sistema
di due particelle: accelerazione relativa, massa ridotta
- forze
centrali sono conservative
- energia
potenziale gravitazionale
- energia
potenziale gravitazionale per sistema composto da
- particella
e guscio sferico
- particella
e corpo a simmetria sferica
- due
corpi a simmetria sferica
- 14/1/2013
- leggi
di Keplero e conservazione del momento angolare
rispetto al sole
- massa
ridotta, momento angolare e energia cinetica rispetto a C.M.
di un sistema a due corpi
- equazione
delle orbite, relazione dei parametri orbitali con momento
angolare ed energia
- 15/1/2013
- considerazioni
conclusive sulla gravitazione
- "forze
di marea"
- esercizi
- Onde 4-5/3/2013
- cinematica
di perturbazione che si propaga in una dimensione, onde
sinusoidali, onde stazionarie
- dinamica
di onde trasversali su filo teso, equazione di D'Alembert in
1-dim e sua soluzione generale
- onda
lungo filo con estremo vincolato, riflessione, onda
periodica su filo con estremo vincolato
- onde
su filo di lunghezza finita con due estremi vincolati
- filo
con estremo libero
- potenza
trasportata da onda sinusoidale
- Onde 11/3/2013 (contengono
anche conti non fatti a lezione)
- energia
di onda stazionaria sinusoidale su corda di lunghezza finita
- pressione
in un fluido
- onde
in gas in 1-dimensione, relazione tra spostamento e
variazione di pressione, onde acustiche come onde di
pressione, comprimibilita' di gas per onde acustiche
- cenni
a onde di gravità su superficie di fluido; relazioni di
dispersione per acque profonde e acque basse
- Termodinamica_12/3/2013
- sistemi
termodinamici, variabili macroscopiche, variabili intensive
e variabili estensive
- sistema
all'equilibrio, variabili di stato, equazione di stato
- scambi
di energia sistema-ambiente: lavoro
- contatto
termico tra sistemi, equilibrio termico, principio 0
- grandezze
termometriche, termometri e definizione di temperatura
empirica, punto triplo dell'acqua come riferimento
- calore,
esperimento di mulinello di Joule, energia interna di un
sistema, quantità di calore come energia trasferita
- Termodinamica_18/3/2013
- flusso
di quantità di calore e verso della temperatura
- conservazione
dell'energia, primo principio
- trasformazioni
termodinamiche; reversibili, cicliche
- termometro
a gas a volume costante, gas ideale, termometro a gas ideale
a volume costante, definizione della temperatura empirica
con termometro a gas a volume costante
- leggi
dei gas ideali, equazioni di stato dei gas ideali (nelle
leggi si è dimenticata la legge di Dalton, poi ripresa nella
lezione del 10/4), costante dei gas, costante di Boltzmann
- Termodinamica_19/3/2013
- calorimetria,
capacità termiche, calori specifici
- cambiamenti
di fase e calori latenti
- scambio
di calore: irraggiamento, convezione, conduzione
- legge
di Fourier della trasmissione di calore, equazione di
propagazione del calore, soluzioni per due casi particolari
- Termodinamica
25-.../3/2013
- rappresentazione
in piano di Clapeyron (V,p) per sistemi f(p,V,T)=0
- espansione
libera di Joule per gas ideale, energia interna di gas
ideale
- calori
specifici molari di gas ideali, relazione di Meyer
- trasformazioni
reversibili di gas ideali
- macchine
termiche, cicli termici e cicli frigoriferi
- rendimento
di macchina termica
- 2°
principio: formulazione di Kelvin-Planck e di Clausius e
loro equivalenza
- ciclo
di Carnot, rendimento di ciclo di Carnot di un gas ideale
- rendimenti
di macchine termiche reversibili e irreversibili: relazione
di Carnot
- definizione
di temperatura termodinamica, sua equivalenza con
temperatura empirica di termometro a gas ideale a V costante
- Termodinamica
9/4/2013 (17/4/13: OK)
- Teorema
di Clausius
- Entropia
- formulazione
di 2° principio in termini di entropia
- Piano
(S,T)
- Relazione
di Clapeyron
- Teoria cinetica
10/4/2013
- modello cinetico di gas
ideale: pressione e energia cinetica media delle molecole,
relazione tra energia cinetica media e temperatura
- equipartizione
dell'energia; legge di Dalton
- calori
specifici molari di gas ideali; legge di Dulong e Petit per
solidi
- interpretazione
statistica dell'entropia
Per ogni chiarimento o
per fissare incontri con il docente e-mail stefano.ragazzi@mib.infn.it
Problemi tratti da
scritti del passato - 2° semestre
Altri problemi
Problemi
assegnati - 1° semestre
- 8/1/2013
(Gravitazione) per il 14/1: Resnick-Halliday V ed: 14.1, 14.5,
14.11, 14.24
- altro problema sulla gravitazione
- nota: non
occorre conoscere la massa della terra
- per
chiarimenti scrivere a stefano.ragazzi@mib.infn.it
Problemi tratti da scritti del passato - 1° semestre
Risultati I scritto
II scritto: 23/1/2013 ore 8.30
III scritto (oscillatori, onde,
termodinamica): 22/4/2013 ore 8.30
- Durante lo scritto è
consentito l'uso di una calcolatrice e la consultazione di
quattro facciate di appunti, compilate liberamente da ciascuno
studente.
Regole di ammissione all'orale
- Per I fisici: almeno 3 scritti con
voto maggiore o uguale E, di cui almeno 2 con voto maggiore di
E
- Per I matematici: almeno 2 scritti
con voto maggiore o uguale E, di cui almeno 1 con voto
maggiore di E
- Chi non soddifacesse I requisiti
minimi dovrà superare uno scritto
sull'intero programma (4
esercizi, 3 ore). Gli
scritti sono fissati per le ore 9.00 del primo giorno di
ciascun appello orale.
- Gli scritti
restano validi fino al termine delle sessioni d'esame
2012/2013 (febbraio 2014)