Physics 1 (2005/2006)

Learning outcomes

Il corso è rivolto agli studenti del corso di Laurea Triennale in Tecnologie dell'Informazione: Multimedia. Scopo del corso è la presentazione dei fondamenti del metodo sperimentale, della meccanica classica del punto materiale e della termodinamica. Il corso è integrato da esercitazioni numeriche e da elementi di calcolo vettoriale. Si presuppone che lo studente abbia familiarità con gli argomenti di matematica e di geometria svolti nei corsi della scuola media superiore e si consiglia la frequenza simultanea del corso di Analisi Matematica

Grandezze Fisiche. Grandezze fondamentali e grandezze derivate. Il Sistema Internazionale. Cenni di analisi dimensionale. Sistemi di riferimento. Grandezze scalai e grandezze vettoriali. Somma, sottrazione e prodotto tra vettori.
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Cinematica del punto materiale. Moto in una dimensione. Velocità media e velocità istantanea. Equazione oraria del moto. Moto uniforme, moto uniformemente accelerato, caduta dei gravi. Cenni di moto in due dimensioni. Moto di un proiettile e cenni di balistica. Moto circolare uniforme. Accelerazione radiale e tangenziale e loro relazione scalare. Moti relativi.
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Dinamica del punto materiale. Massa e densità. Concetto di forza. Sistemi inerziali. Le leggi della dinamica. Peso di un corpo. Forze conservative e forze dissipative. Forze costanti e forze variabili. Forze di natura elastica, Legge di Hooke. Lavoro di una forza nel caso unidimensionale. Sia per forze costanti che per forze variabili. Energia cinetica. Forze conservative. Energia potenziale. Teorema dell'energia cinetica. Potenza. Teorema di conservazione dell'energia.
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Sistemi di particelle. Centro di massa di un corpo. Velocità ed accelerazione del centro di massa. Impulso e quantità di moto. Forze interne e forze esterne. Sistemi isolati. Conservazione della quantità di moto. Urti elastici ed anelastici.
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Cinematica e dinamica rotazionale. Variabili angolari. Relazioni tra variabili angolari e variabili lineari. Equazioni cinematiche di un punto materiale in rotazione attorno ad un asse fisso. Momento di una forza e momento risultante di un sistema di forze. Momento d'inerzia di un punto materiale. Energia cinetica rotazionale. Momento angolare di un punto materiale. Sistemi isolati e conservazione del momento angolare.
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Oscillatore armonico. Cinematica del moto armonico semplice. Forza ed energia nel moto armonico semplice. Dinamica del moto armonico semplice.
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Statica dei fluidi. Concetto di pressione. Densità. Pressione esercitata da una colonna di fluido. Legge di Stevino. Il barometro di Torricelli. La pressione atmosferica. Principio di Pascal. Prinicipio di Archimede e la spinta archimedea.
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Termometria e Calorimetria. Temperatura di un corpo e sua misura. Le leggi della dilatazione termica. La dilatazione termica dei solidi dei liquidi e dei gas. Termometri e scale termometriche. Termometri a gas. Scala termodinamica assoluta. Il kelvin. Il gas perfetto e sua equazione di stato. Cenni di teoria cinetica dei gas perfetti. Calore specifico e capacità termica. Equazione fondamentale della Calorimetria. Cambiamenti di stato e calori latenti.
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I principi della termodinamica. Sistemi termodinamici. Il primo principio della termodinamica. Trasformazioni isoterme, isocore, isobare ed adiabatiche di un gas perfetto. Il secondo principio della termodinamica. Macchine termiche. Rendimento di una macchina termica. Ciclo di Carnot. Macchina termica ideale. Trasformazioni reversibili ed irreversibili.

Gli obiettivi formativi sono realizzati mediante attività didattiche (lezioni ed esercitazioni) frontali, tenute durante il secondo e terzo quadrimestre per un numero complessivo di 48 ore. Allo scopo di facilitare lo studente nella comprensione e nell'apprendimento delle leggi e dei principi della meccanica e della termodinamica e durante le lezioni frontali è fatto costante ricorso alla fenomenologia, mentre le esercitazioni avranno per oggetto la soluzione di esercizi e problemi che simulano situazioni ed eventi naturali. Le esercitazioni sono organizzate e svolte in maniera tale da mettere lo studente in condizioni di affrontare e superare la prova scritta dell'esame finale.

Si richiede il superamento di una prova scritta consistente nella risoluzione di alcuni problemi relativi al programma svolto a lezione, e di un colloquio orale.