Elenco lezioni e note di TTdF - Fisica I - A.A.2017/18
CdL in Fisica e in Matematica - Milano-Bicocca

Elenco degli argomenti tratti nel corso del 2017/18. Gli appunti possono contenere imprecisioni ed errori, fare riferimento ai testi
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I semestre - Meccanica

  1. 02-10-2017
    • [Note] Informazioni generali
    • [Note]: Leggi e procedimenti della fisca, esempio di ragionamento deduttivo con mammiferi sferici) e verifica sperimentale; definizione di grandezza fisica e misura, sistemi di unità di misura, metrologia [Cenni]
  2. 04-10-2017
    • [Note]: Grandezze scalari e vettoriali (esempio il raggio vettore), rappresentazioni di un vettore, operazioni: prodotto per uno scalare, vettore opposto, versore e rappresentazione intrinseca, somma e differenza. Invarianza delle relazioni vettoriali.
    • [Note] Prodotto scalare, modulo di un vettore e modulo del vettore somma
  3. 05-10-2017
    • [Note]: Cinematica del punto, spazio, tempo e spostamento, velocità (vettoriale), significato della velocità (caso monodimensionale) e derivata di una funzione; 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 e uniformemente accelerato.
  4. 09-10-2017
    • [Note]: Il moto di caduta libera (moto uniformemente accelerato verticale), relazioni per v=v(x) ed esempi. Il moto armonico semplice. Descrizione del moto in 2d e 3d: rappresentazione in coordinate cartesiane; il moto prabolico con esempi (gittata, ecc.)
  5. 10-10-2017
    • [Note]: Rappresentazione intrinseca del vettore posizione (raggio vettore) e sua derivata; derivata di un versore. Velocità nel moto piano: componente radiale e polare. Accelerazione nel moto piano: componente tangenziale e normale. Moto circolare, moto circolare uniforme e moto curvilineo generico nel piano. Rappresentazione cartesiana del moto circolare.
    • Problemi svolti in aula (seconda ora)
  6. 11-10-2017
    • [Note]: Trasformazioni di coordinate; trasformazioni di Galileo; composizione delle velocità e delle accelerazioni per osservatori in moto relativo rettilineo (uniforme). Principio di relatività di Galileo.
    • Problemi svolti in aula (seconda ora)
  1. 16-10-2017
    • [Note]: Dinamica: principio di inerzia (I principio) e definizione di sistemi inerziali; II principio della dinamica: definizione operativa di massa e forza, significato del II prinicipio; III principio. Leggi delle forze, classificazione e esempi: forza peso, forza normale (piani e guide - numerosi esempi).
  2. 17-10-2017
    • [Note]: Tensione del filo - numerosi esempi statici e dinamici con fili inestensibili ideali e reali. Verifica della regola di somma delle forze (e richiamo del prodotto scalare) in riferimento all'esperimento di Varignon. Il moto del pendolo semplice (Appendice: sviluppo di una funzione al primo ordine nelle derivate)
  1. 23-10-2017
    • [Note]: Forza elastica: equilibrio e equazione dinamica. Forza di attrito radente statico e dinamico. Analisi di problemi. Forza di attrito viscoso (soluzione dell'equazione del moto non completata, ma guardare le note e studiare sul libro).
  1. 24-10-2017
    • [Note] Validità del II principio: prodotto vettoriale di vettori e definizione vettoriale della velocità 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'accelerazione di Coriolis. 'Forza centrifuga' (apparente) e 'forza di Coriolis' (apparente). Esempi.
    • [ Approfondimento sperimentale: misure di accelerazioni con smartphone ]
  1. 06-11-2017
    • [Note]: Quantità di moto e terema dell'impulso. Lavoro della forza, potenza, energia cinetica, teorema dell'energia cinetica. Il lavoro della forza peso, Esempi e applicazioni.
  2. 07-11-2017
    • [Note]: Il lavoro della forza elastica e della forza di attrito. Forze conservative e energia potenziale, calcolo dell'energia potenziale. Energia meccanica e conservazione dell'energia meccanica. Il caso di forze non conservative. Esempi.
  1. 13-11-2017
    • [Note]: Relazione tra forza e energia potenziale in 1D e 3D. Forze centrali e energia potenziale. Punti di equilibrio stabile e instabile per forze conservative. Moto attorno ai punti di equilibrio stabile.
  1. 21-11-2017
    • [Note]: L'oscillatore armonico semplice, e smorzato. Soluzioni dell'equazione del moto, analisi delle soluzioni. Analisi della dissipazione dell'energia (parte non sviluppata completamente a lezione). [ Attenzione: nell'esempio dell'oscillatore criticamente smorzato, il parametro B non è consistente con le condizioni iniziali definite. L'andamento del moto a tempi lunghi è identico. ]
  2. 22-11-2017
    • [Note]: L'oscillatore armonico forzato, Soluzione del moto, ampiezza, fase [ attenzione: manca un fattore 2 negli appunti ] e potenza. La risonanza. Generalizzazione a forzanti periodiche, somma di sinusoidali e scomposizione di Fourier (Accennato all'inizio della lezione).
    • [Video]: Dimostrazione pratica di risonanza meccanica.
  3. 27-11-2017
    • [Note]: Sistemi di punti materiali, forze interne ed esterne, il centro di massa e il teorema del centro di massa, quantità di moto ed energia cinetica totale, la conservazione della quantit` di moto, il sistema di riferimento del centro di massa, quantità di moto e energia cinetica nel CM (il teorema di Koenig per l'energia cinetica), il teorema dell'energia cinetica; il lavoro delle forze interne ed esterne.
  4. 28-11-2017
    • [Note]: Energia propria, energia interna, energia potenziale e configurazione dei sistemi di punti. Urti tra due punti materiali, forze impulsive, lavoro conservativo e non conservativo negli urti, classificazione degli urti. Descrizione dell'urto nel laboratorio e nel CM, esempi ed applicazioni di urti elastici, inelastici.
    • [Video]: Dimostrazione spettacolare di collisioni elastiche e inelastiche.
  1. 04-12-2017
    • [Note]: Sistemi a massa variabile: la propulsione dei razzi (con dimostrazione pratica). Il momento della forza e il momento angolare; teorema del momento angolare per il punto materiale e per sistemi di punti; poli notevoli.
  1. 11-12-2017
    • [Note]: Conservazione del momento angolare e proprietà; polo nel CM e teorema di Koenig per il momento angolare. Forza peso nei sistemi di punti. Corpo rigido, definizione e proprietà. Moto di traslazione, moto di rotazione e moto rototraslazione.
  2. 12-12-2016
    • [Note]: Il momento angolare nel moto di rotazione rigida attorno ad asse fisso (RRAF). Momento assiale e trasverso. Soluzioni dell'equazione dinamica nel RRAF: a) Rotazione attorno all'asse di simmetria, b) precessione con velocita` angolare costante, c) moto generico. Esempi. Momento di inerzia, calcolo del momento di inerzia per geometrie notevoli, teorema dell'asse parallelo (Huygens-Steiner) e energia cinetica nel moto di rotazione.
  1. 18-12-2017
    • [Note]: Richiami sulle soluzioni delle equazioni cardinali e moti notevoli del CR; energia cinetic a e lavoro nel moto di rotazione; esempi di moti notevoli con asse fisso (RRAF) e punto fisso (RPF). 1) RRAF: il pendolo fisico e il pendolo reversibile; urto con un pendolo fisico (e discussione urti con CR vincolati e liberi); 2) RPF: giroscopio (sensore di direzione) e moto di precessione
    • [Video]: Prove generali della dimostrazione sperimentale del moto di precessione (2016)
  2. 19-12-2017
    • [Note]: Esempi di moto di rototraslazione: puro rotolamento di un corpo a simmetria di rotazione, con F esterna e con momento torcente sull'asse. Energia e lavoro nel moto di puro rotolamento. Strisciamento - in seguito a forza impulsiva - e rotolamento. Cenni alla statica del CR.
  1. 08-01-2018
    • [Note]: Gravitazione, cenni storici, leggi di Keplero, la legge di forza dalle leggi di Keplero: struttura vettoriale (conservazione di L e natura centrale della forza) e modulo della forza. Verifiche della legge di gravitazione (Newton e Cavendish); massa gravitazionale e massa inerziale.
  2. 09-01-2018
    • [Note]: Il problema dei due corpi, massa ridotta, esempi; Proprietà della forza gravitazionele (centrale); Energia potenziale graviatazionale; Costanti del moto orbitale: momento angolare e energia meccanica. Energia cinetica e potenziale di corpi orbitanti; esempi.
  1. 16-01-2017
    • [Note]: 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.
  2. 17-01-2017
    • [Note]: 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. Relazioni notevoli per i vertici dell'orbita ellittica (dalla conservazione di L e Em). Esempi e problemi (meno di quelli che avevo programmato).

II semestre - Parte prima: Onde e Termodinamica

  1. 05-03-2018
    • [Traccia]: Descrizione cinematica delle onde meccaniche (Rif.: Halliday-Resnick-Krane); rappresentazione di un'onda e proprietà in mezzi non dispersivi e non dissipativi; onde sinusoidali; linearità e sovrapposizione di onde; interferenza, battimenti e onde stazionarie; effetto Doppler. Dimostrazione pratica della misura di interferenza e battimenti:
  2. 06-03-2018
    • [Traccia]: Analisi dinamica (Rif. Mazzoldi): perturbazione di una corda tesa e di una sbarra solida. Equazione d'onda di D'Alembert. Soluzione generale dell'equazione d'onda. Potenza trasportata da una corda e impedenza acustica. Soluzioni particolari (Rif. Halliday): 1) corda semi-infinita con estremo fisso, 2) corda finita con estremi fissi; 3) corda semi-infinita con estremo aperto; 4) trasmissione tra corde (mezzi) di impedenza acustica differente. [ Il punto 4) è stato introdotto, ma dimostrato nella lezione successiva - L'argomento non è trattato nei testi di riferimento. Si trova negli appunti.]
  3. 07-03-2018
    • [Traccia]: Rappresentazione di onde in 2D e 3D, potenza e intensità acustica, il decibel. Onde di pressione nei fluidi (rif. Mazzoldi): definizione di pressione, equazione dinamica per onde di pressione monoldimensionali (colonna d'aria), relazione tra compressione 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]
  1. 12-03-2018
    • [Traccia]: Sistemi termodinamici, coordinate termodinamiche, variabili 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; il termometro a gas ideale. Esperimento di Joule; lavoro adiabatico e energia interna;
  2. 13-03-2018
    • [Traccia]: Trasformazioni diatermiche e isocore: calore e energia interna. Equivalenza di calore e lavoro; flusso di calore e verso della temperatura; conservazione dell'energia (primo principio della termodinamica); trasformazioni termodinamiche, adiabatiche, isocore, isoterme [reversibili e cicliche]. Applicazioni del primo principio a solidi e liquidi: calore e energia interna di un corpo, capacità termica, calori specifici, l'equilibrio termico. Trasformazioni isoterme, cambiamenti di fase e calori latenti. Scambio di calore: convezione, conduzione, irraggiamento ed esempi.
  1. 19-03-2018
    • [Traccia]: Leggi dei gas ed equazione di stato dei gas perfetti, costante dei gas; applicazioni; miscele e legge di Dalton. 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; Energia interna di un gas perfetto e esperimento di Joule
  2. 20-03-2018
    • [Traccia]: Scambi di calore e calori specifici dei gas; calori Specifici molari e relazione di Mayer; trasformazioni notevoli reversibili e irreversibili dei gas perfetti (isocore, isobare, isoterme, adiabatiche); applicazioni della trasformazione adiabatica.
  1. 27-03-2017
    • [Traccia]: Macchina termica e definizione di rendimento, macchina frogorifera e coefficiente di prestazione; Esempi di cicli (reversibili) e individuazione del "calore assorbito"; Formulazione del secondo principio della termodinamica: postulati di Kelvin e Clausius ed equivalenza; il ciclo di Carnot. Esempi: ciclo di Carnot con gas monoatomico e biatomico, ciclo di Stirling reversibile e irreversibile, ciclo di Otto.
  2. 28-03-2017
    • [Traccia]: Teorema di Carnot (rendimento di macchine termiche a due sorgenti); definizione di temperatura termodinamica assoluta; estensione del teorema di Carnot a cicli frigoriferi (esempio della pompa di calore). Teorema di Clausius; Entropia; Proprietà trasformazioni reversibili e irreversibili; Entropia di sistemi isolati e formulazione del secondo principio in termini di entropia.
  3. 04-04-2018
  1. 11-04-2018
    • [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; interpretazione microscopica della legge di Dalton.
  2. 16-04-2018
    • [Traccia]: La distribuzione delle velocità di Maxwell. Moto browniano, random-walk e diffusione; modello cinetico e entropia; interpretazione statistica dell'entropia.

II semestre - Parte seconda: Fluidi e relatività ristretta (solo studenti del CdL di Fisica)

Meccanica dei fluidi

  1. 23-04-2018
    • [Traccia]: Definizione di fluido, grandezze fisiche per la descrizione meccanica dei fluidi, densità e pressione; equilibrio statico in un fluido: pressione, forze di pressione e di volume; esempio: liquido in rotazone; forza peso: legge di Stevino e principio di Pascal; applicazioni; manometri e misure di pressione; fluidi sogetti a forze apparenti. Superficie libera di un fluido in rotazione (non c'è negli appunti, ma si trova sul Mazzoldi)
  2. 02-05-2018
      [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.
  3. 07-05-2018
      [Traccia]: Fluidi reali, resistenza idraulica, regimi di flusso; potenza dissipata; esempio: lavoro del cuore; attrito viscoso e viscosità, misura della viscosità (Legge di Stokes, non fatto); velocità critica e numero di Reynolds; Trasporto in regime laminare: profilo di velocità in un condotto cilindrico, resistenza idraulica di un condotto cilindrico (Eq. di Poiseuille).

Relatività speciale

Testo consigliato: Robert Resnik: Introduzione alla relatività ristretta, Editrice Ambrosiana
  1. 14-05-2018 [Traccia] Pincipio di relatività: 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; misure di c e aberrazione astronomica; analisi dell'esperimento di Michelson-Morley; interpretazione ad-hoc: la contrazione di Lorentz; il principio di relatività speciale: costanza della velocità della luce; critica dei concetti di spazio e tempo assoluti: la simultaneità tempo proprio e sincronia dei cronometri;
  2. 15-05-2018 [Traccia] Froma generale delle trasformazioni di coordinate spazio-tempo; derivazione di trasformazioni compatibili con i principi di relatività speciale (Trasf. di Lorentz); Trasformazione generale di intervalli di tempo e spazio e casi particolari: simultaneità, misure di tempo e misure di lunghezze, esempi: il cancello galattico.
  • 16-05-2018 Esercitazione (Croci)
    1. 21-05-2018 [Traccia] Conseguenze delle trasformazioni di Lorentz e verifiche sperimentali della cinematica relativistica: vita media di particelle instabili, effetto Doppler, relazioni tra angoli e lunghezze, legge di composizione delle velocità non-invarianza delle accelerazioni
    2. 22-05-2018 [Traccia]: Revisione della dinamcia; quantità di moto in relatività; generalizzazione della seconda legge di Newton; Energia cinetica relativistica; energia totale, energia di riposo (di massa) e energia cinetica; conservazione di energia e momento nell'urto; esempio dell'urto completamente anelstico: conversione di energia cinetica in massa. Relazione tra forza e accelerazione in relatività.
    1. 28-05-2015
        [Traccia] Generalizzazione e esempi (esercizi) di conversione massa-energia; relazione relativistica tra quantità di moto, massa e energia (relazione di dispersione); energia di particelle prive di massa ed esempi di conversione massa-energia per particelle prive di massa.
    2. 29-05-2015
        [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, esempio di trasformazione dal sistema di riposo di un corpo (SRI comovente) al sistema di laboratorio.

    11-05-2018 Prova in itinere nr.4 e scritto generale per chi non ha superato le prova in itinere