Elenco lezioni e note del docente - Fisica I - A.A.2014/15
CdL in Fisica e in Matematica - Milano-Bicocca

L'elenco degli argomenti tratti è rispondente al corso del 2014. Gli appunti di alcune lezioni non sono stati ancora riorganizzati. Per ora si rendono disponibili, indicandolo, le tracce delle lezioni simili tenute nel 2013, anche se alcuni argomenti sono stati esposti in ordine differente, alcuni rimossi e alcuni integrati.
Gli appunti possono contenere imprecisioni ed errori, fare riferimento ai testi

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I semestre

• 01-10-2014 [Traccia1, Traccia2]: I mammiferi. Leggi di scala. Leggi e procedimenti della fisica, grandezze fisiche, misura di una grandezza fisica, sistemi di unita di misura, metrologia.
• 06-10-2014 [Traccia]: Grandezze scalari e vettoriali, rappresentazioni di un vettore, operazioni: prodotto per uno scalare, vettore opposto, versore e rappresentazione intrinseca, somma e differenza. Invarianza delle relazioni vettoriali. Cinematica del punto, spazio, tempo e spostamento, velocità (vettoriale), significato della velocità (caso monodimensionale) e derivata di una funzione.
• 07-10-2014 [Traccia (2013)]: Dalla velocità alla legge oraria (caso monodimensionale) e l'integrale di una funzione; esempi di derivate e integrali; l'accelerazione; moti notevoli in una dimensione: rettilineo uniforme, uniformemente accelerato (esempio del moto verticale e integrazione di v=v(x)), moto armonico semplice; (La traccia non contiene la derivazione della relazione tra a, v e x quando e' noto v=v(x), nè l'esempio del moto verticale presentato a lezione)
• 08-10-2014 [Traccia (2013)]: (Solo 1 h di lezione, per presentazione del corso di laurea) Descrizione del moto in 2d e 3d, invarianza delle relazioni vettoriali e rappresentazione cartesiana del moto. Esempio del moto prabolico. Rappresentazione intrinseca della velocità. Derivata di un versore.
• 13-10-2014 [cfr traccia della lezione precedente] Accelerazione nel moto piano. Accelerazione tangenziale e centripeta. Moti curvilinei, e moto circolare, moto circolare uniforme, rappresentazione intrinseca, polare e cartesiana. Trasformazioni di coordinate e trasformazioni di Galileo. ( NOTA: Le tracce sono relative al 2013, non coprono tutti gli argomenti presentati (ad es. dettaglio del moto parabolico, accelerazione in coordinate polari, etc)
• 20-10-2014 [Traccia1 (2013), Traccia2 (2013), (incompleti)]: Dinamica: principio di inerzia e definizione di sistemi inerziali; II principio della dinamica: definizione di massa e forza, significato del II prinicipio della dinamica (leggi di forza) e validità. Il III principio della dinamica. Alcuni esempi di forze e soluzione del moto in casi notevoli: reazioni vincolari, forza normale, tensione di fili; leggi di forza empiriche: forza peso.
• 21-10-2014 [Lezione tenuta aa A.Ghezzi - coperta dagli appunti della lezione precedenti anche se l'ordine di presentazione può essere diverso]: Altri esempi di forze: forza elestica, forza di attrito radente e forza di attrito viscoso. Il moto del pendolo, la molla, il piano inclinato. Forma integrale del II principio: quantità di moto, impulso della forza e teorema dell'impulso.
• 29-10-2014 [Traccia] Prodotto di vettori, scalare e vettoriale. Definizione vettoriale della velocit` angolare. Derivata temporale di un vettore in moto di precessione. Legge della dinamica in sistemi non inerziali e forze apparenti. Teoremi delle velocità e delle accelerazioni relative. Significato delle accelerazoni relative: accelerazione di trascinamento e termine centrifugo, l'amata accelerazione di Coriolis. 'Forza centrifuga' (apparente) e 'forza di Coriolis' (apparente). Esempi. [ Approfondimento sperimentale (dimostrazione nella lezione del 04-11-2014): misure di accelerazioni con smartphone]
• 03-11-2014 [Traccia] Lavoro della forza, energia cinetica, teorema dell'energia cinetica. Il lavoro della forza peso, della forza elastica e della forza di attrito. Esempi e applicazioni.
• 04-11-2014 [Traccia] Forze conservative e energia potenziale, calcolo dell'energia potenziale. Energia meccanica e conservazione dell'energia meccanica. Il caso di forze non conservative. Esempi.
• 05-11-2014
  1. ora: Soluzione dei problemi assegnati.
  2. ora: [Traccia] Legame tra forza e energia potenziale in 1d e 3d. Esempi e il caso di forze centrali ( Le note coprono argomenti che saranno trattati nella prossima lezione ).
• 10-11-2014 [Si veda a traccia della lezione precedente] Condizioni di equilibrio, equilibrio stabile e instabile. Moto nell'intorno di un punto di equilibrio stabile (armonico semplice). Esempi.
• 24-11-2014 [Traccia]: L'oscillatore armonico semplice, e smorzato. Soluzioni del moto e energia. [Intermezzo]
• 25-11-2014 [già coperto negli appunti della lezione precedente]: L'oscillatore forzato. Soluzione del moto, ampiezza, fase e potenza. La risonanza. Generalizzazione a forzanti non sinusoidali: la scompozione di Fourier (cenni).
• 26-11-2014 [Traccia]: Sistemi di punti materiali, forze interne ed esterne, il centro di massa e il teorema del centro di massa, quantita' di moto ed energia cinetica totale, la conservazione della quantita' di moto, il sistema di riferimento del centro di massa, quantita' di moto e energia cinetica nel CM (il teorema di Keonig per l'energia cinetica) lavoro delle forze interne ed esterne, forze conservative e non conservative, il teorema dell'energia cinetica.
• 01-12-2014 [Traccia (da aggiornare)]: Urti tra due punti materiali, descrizione nel sistema del CdM e del laboratorio, classificazione degli urti, esempi di urti elastici e (completamente) anelastici.
• 02-12-2014 [Traccia (Lezione coperta da Ghezzi, appunti miei - credo aderenti)]: Il momento della forza e il momento angolare; teorema del momento angolare per il punto materiale e per sistemi di punti; conservazione del momento angolare e proprietà teorema di Keonig per il momento angolare.
• 09-12-2014 Corpo rigido, definizioni, proprietà e moto - Parte I - Lezione di A. Ghezzi
• 10-12-2014 Corpo rigido, definizioni, proprietà e moto - Parte II - Lezione di A. Ghezzi
• 15-12-2014 [Traccia]: Richiami sulla dinamica del corpo rigido. Esempi notevoli di moti rotazionali: il pendolo fisico e il pendolo reversibile di Kater; il moto di puro rotolamento sotto l'azione di una forza e di un momento. Il lavoro della forza e del momento torcente e la variazione di energia cinetica nel moto di rotolamento.
• 16-12-2014 [Traccia]: Esempio di moto di rotolamento puro e impuro. Giroscopio (CR con punto fisso) e moto di precessione; analogia con moto circolare uniforme. Cenni di statica del corpo rigido (caso di forze complanari) e all'elasticità dei materiali.
• 07-01-2015 [Traccia (**)]: Gravitazione: cenni storici; le leggi di Keplero e la legge di gravitazione universale di Newton, nel riferimento inerziale del sole; generalizzazione per generico sistema a due corpi, forza centrale; massa ridotta, sistema sole-pianeta, terra-luna, stelle binarie.
  (**) nota: gli appunti sono sopra un foglio già scritto a matita, dove c'è differenza, si guardi la traccia a penna
• 12-01-2015 [Traccia (**)]: Alcune proprietà generali delle forze centrali (sistema dei due corpi): conservazione del momento angolare e seconda legge di Keplero; forza conservativa e conservazione dell'energia meccanica. Energia potenziale gravitazionale per coppie di masse puntiformi, energia potenziale, cinetica e meccanica per orbite circolari; esempi
  (**) nota: gli appunti sono sopra un foglio già scritto a matita, dove c'è differenza, si guardi la traccia a penna
• 13-01-2015 [Traccia]: Energia potenizale e forza gravitazionale per corpi estesi (riferimento: Halliday-Resnik): guscio sferico e punto; sfera omogenera e punto; sfera a strati non omogenei (terra); coppia di sfere. Applicazioni: orbite circolari entro/attorno a una distribuzione di massa omogenea (sistemi corotanti, sistemi planetari, materia oscura); forze di marea.
• 19-01-2015 [Traccia]: Problema generale del moto in presenza di forza centrale gravitazionale, orbite chiuse (ellissi) e aperte. Relazioni tra momento angolare e energia meccanica e parametri dell'orbita.

II semestre - Parte prima: Onde e Termodinamica

• 02-03-2015 Seconda prova in itinere [Esercizi e soluzioni]
• 03-03-2015 [Traccia]: Onde meccaniche (Rif.: Halliday-Resnick-Krane); rappresentazione funzionale di un'onda e proprietà in mezzi non dispersivi e non dissipativi; onde sinusoidali; Analisi dinamica della corda tesa; equazione d'onda di D'Alembert (Mazzoldi); linearità e principio di sovrapposizione.
• 04-03-2015 [Traccia]: Soluzione generale dell'equazione d'onda; soluzioni particolari per corda vincolata a un estremo: onda impulsiva e onda stazionaria (sinusoidale e periodica); modi di vibrazione di una corda vincolata ai due estremi; corda aperta. Potenza trasportata da una corda e energia di una corda vibrante.
• 09-03-2015 [Traccia]:Impedenza acustica, riflessione e trasmissione. Onde acustiche nei solidi. Onde di pressione nei fluidi (Mazzoldi): definizione di pressione, equazione dinamica per onde di pressione monoldimensionali (colonna d'aria), relazione tra compressine logitudinale e variazione di pressione; modi di vibrazione in tubo aperto, chiuso e chiuso a due estremi. [Esercizio: profilo della tromba - svolto negli appunti, non a lezione]
• 10-03-2015 [Traccia]: Sistemi termodinamici, variabili termodinamiche, intensive ed estensive; condizioni di equilibrio e variabili di stato; scambi di energia, lavoro e equilibrio meccanico; contatto termico, equilibrio termico e principio zero; sostanze e caratteristiche termometriche; definizione operatiava di temperatura; la temperatura del termometro a gas ideale a volume costante.
• 11-03-2015 [Traccia]: Esperimento di Joule; scambi termici; energia interna; calore e equivalenza di calore energia; flusso di calore e verso della temperatura; conservazione dell'energia (primo principio della termodinamica); trasformazioni termodinamiche, reversibili e cicliche. Applicazioni del primo principio a solidi e liquidi: capacità termica, calori specifici, il calorimetro e l'equilibrio termico. Trasformazioni isotermeL cambiamenti di fase e calori latenti.
• 16-03-2015 [Traccia]: Scambio di calore: convezione, conduzione, irraggiamento ed esempi. Leggi dei gas e quazione di stato dei gas perfetti, costante dei gas; applicazioni; miscele e legge di Dalton.
• 17-03-2015 [Traccia]: Applicazioni del primo pricipio ai gas perfetti; Rappresentazioni nel piano di Clapeyron per sistemi idrostatici: f(p,V,T)=0; Lavoro nelle trasformazioni reverisibili e irreversibili; scambi di calore e calorispecifici dei gas; Energia interna di un gas perfetto e esperimento di Joule; calori specifici molari e relazione di Mayer; trasformazioni reversibili dei gas perfetti; applicazioni della trasformazione adiabatica.
• 23-03-2015 [Traccia]: Macchina termica e definizione di rendimento, macchina frogorifera e coefficiente di prestazione; Secondo principio della termodinamica: postulati di Kelvin e Clausius ed equivalenza; il ciclo di Carnot.
• 25-03-2015 [Traccia]: Teorema di Carnot (rendimento di macchine termiche a due sorgenti); definizione di temperatura termodinamica assoluta; Teorema di Clausius; Entropia; Formulazione del secondo principio in termini di entropia; esempi: espnasione libera del gas, relazione tra entropia e 'energia inutilizzata' in trasformazioni irreversibili; piano (S,T), e uso dell'entropia nel calcolo del calore scambiato, calcolo della variazione di entropia per trasformazioni isocora, isobara, isoterma e adiabatica reversibile di un gas (in corsivo esempi presenti negli appunti ma non svolti a lezione per mancanza di tempo
• 08-04-2015 [Traccia] Modello cinetico del gas, calcolo della pressione di un gas ideale monoatomico e relazione con l'energia cinetica, relazione tra energia cinetica e temperatura; interpretazione microscopica dei calori specifici molari; equilibrio termodinamico: relazione tra energia cinetica e equilibrio termico; legge di Dalton.
• 13-04-2015 [Traccia] Meccanica statistica classica: il fattore di Boltzmann derivazione e esempi. Moto browniano, random-walk e diffusione; modello cinetico e entropia; interpretazione statistica dell'entropia.
• 20-04-2015 Prova in itinere: [testo].

  II semestre - Parte seconda: Fluidi e relatività speciale (solo CdL Fisica)

• 21-04-2015 [Traccia]: Definizione di fluido, liquido e aeriforme, grandezze fisiche per la descrizione meccanica dei fluidi, densità e pressione; equilibrio statico in un fluido: pressione, forze di pressione e di volume; legge si Stevino e principio di Pascal; applicazioni; manometri e misure di pressione; fluidi sogetti a forze apparenti;
• 27-04-2015 [Traccia]: Legge di Archimede e forze di volume reali (peso) e apparenti (centrifuga); spinta di archimede sull'apneista; statica del galleggiamento, baricentro, centro di galleggiamento e momento torcente; sistemi galleggianti (cenni); Dinamica dei fluidi: definizioni, linee di flusso e tubi di flusso; equazione di continuità e portata; Teorema di Bernoulli e applicazioni
• 28-04-2015 [Traccia]: Fluidi reali, resistenza idraulica, regimi di flusso; potenza dissipata nei regimi di flusso; esempio: lavoro del cuore; attrito viscoso e viscosità, velocità critica e numero di Reynolds; Regime laminare: profilo di velocità in un condotto cilindrico, resistenza idraulica di un condotto cilindrico (Eq. di Poiseuille); velocità di trascnamento e legge di Stokes (cenni).
• 04-05-2015 [Traccia]: Invarianza delle leggi della meccanica in sistemi di riferimento inerziali (SRI), principio di relatività); trasformazioni di Galileo: spazio e tempo assoluti; fenomeni elettromagnetici e inconsistenze sperimentali, esperimento di Michelson e aberrazione astronomica; principio di relatività di Einstein, costanza della velocità della luce; critica dei concetti di spazio e tempo assoluti: simultaneità; intervallo di tempo e tempo proprio;
• 04-05-2015 [Traccia]: Trasformazioni di Lorentz; conseguenze delle trasformazioni di Lorentz su intervalli di tempo e spazio, contrazione delle lunghezze; relazione tra intervalli di tempo e intervalli di spazio, non simultaneità in S` di eventi simultanei in S, per dx diverso da zero; paradossi e soluzione; trasformazione della velocità; esempi; non invarianza delle accelerazioni e necessità di modifica delle leggi della meccanica
• 05-05-2015 [Traccia]: Invarianza delle leggi di conservazione; quantità di moto in relatività; Energia cinetica relativistica (dall'invar; Energia totale, energia di riposo (di massa) e energia cinetica; conservazione di energia, momento e massa nell'urto inelastico; [ NON FATTO - da riprendere nella lezione successiva: generalizzazione e esempi di conversioni massa-energia; relazione tra quantità di moto, massa e energia; energia di particelle prive di massa; ]
• 18-05-2014 [Traccia]: generalizzazione e numerosi esempi di conversione massa-energia; relazione tra quantità di moto, massa e energia; energia di particelle prive di massa;
• 19-05-2014 [Traccia]: Spazio-tempo e rappresentazione in 4D, il quadrivettore spazio-tempo, il quadrimomento (quadrivettore energia-quantità di moto), invarianti relativistici: intervallo, massa e massa invariante. Trasformazione di Lorentz del quadrimomento, esempi di trasformaione dal sistema di riposto di un corpo (SRI comovente) al sistema di laboratorio.