L’ obiettivo principale del Corso Fisica I è di fornire allo studente una solida preparazione scientifica di base volta alla conoscenza, alla comprensione e alla descrizione quantitativa delle leggi fondamentali della natura, per quanto principalmente attiene alla meccanica, all’elettrostatica e alla termodinamica. A tale scopo, il Corso mira a dotare gli studenti dei necessari strumenti culturali e metodologici.

- Conoscenza e capacità di comprensione (acquisizione delle basi teoriche e sperimentali della meccanica, dei fondamenti di elettrostatica e della termodinamica e comprensione critica delle loro leggi; avvio alla comprensione del metodo scientifico, della natura e delle modalità della ricerca in Fisica). - Applicazione pratica delle conoscenze acquisite (capacità di identificazione degli elementi essenziali di un fenomeno, in termini di ordine di grandezza e di livello di approssimazione necessario; capacità di applicazione delle leggi e delle teorie a situazioni concrete mediante la risoluzione di problemi).

Il Corso presuppone che gli studenti conoscano gli argomenti trattati nel corso di Analisi Matematica I, in particolare l'utilizzo del calcolo differenziale ed integrale. Sono inoltre necessarie nozioni di trigonometria e una conoscenza di base del calcolo vettoriale

INTRODUZIONE Il metodo sperimentale e le grandezze fisiche. L’operazione di misurazione. Dimensioni delle osservabili fisiche e unità di misura. Tipi di incertezze sperimentali e propagazione delle incertezze. CINEMATICA del punto. Richiami di calcolo vettoriale. Sistemi di riferimento. Posizione e spostamento, velocità, accelerazione in una e più dimensioni. Moto uniforme. Moto uniformemente accelerato. Moto vario. Moto in coordinate polari e cilindriche. Coordinate intrinseche (accelerazione tangenziale e normale). Moto circolare ed altri esempi. Cinematica dei moti relativi: leggi di composizione delle velocità e delle accelerazioni. DINAMICA del punto. Leggi di Newton. Forza e massa. Sistemi di riferimento inerziali. Forze in natura. Forze centrali. Forza di gravità. Forza di Coulomb. Forza elastica. Forze vincolari. Attrito statico e dinamico. Attrito viscoso. Sistemi di riferimento non inerziali: forze d’ inerzia o apparenti. Lavoro ed energia cinetica: definizione di lavoro, teorema dell’energia cinetica. Energia potenziale e conservazione dell’energia: campi conservativi di forze ed energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Esempi ed applicazioni. Oscillatore armonico: moto armonico semplice, moto armonico smorzato e forzato. Risonanza. Quantità di moto e momento angolare: quantità di moto e teorema dell’impulso. Momento della forza e momento angolare. Il teorema del momento angolare. Legge di Gravitazione e Legge di Coulomb. Leggi di Keplero. Legge di gravitazione di Newton, massa inerziale e gravitazionale. Legge di Coulomb e carica. Principio di sovrapposizione degli effetti. Campo gravitazionale e campo elettrostatico. Linee di campo e flusso. Potenziale gravitazionale e potenziale elettrostatico. Teorema di Gauss per il campo gravitazionale e per il campo elettrostatico. Distribuzioni a simmetria sferica ed altri esempi. DINAMICA dei Sistemi di più particelle e URTI. Sistemi discreti e continui. Forze interne ed esterne. Centro di massa. Quantità di moto di un sistema di punti materiali. Teorema del centro di massa (I equazione cardinale della dinamica) e conservazione della quantità a di moto. Momento angolare di un sistema: Teorema del momento angolare (II equazione cardinale della dinamica) e conservazione del momento angolare. Riferimento del centro di massa e teoremi di Koenig. Urti: quantità di moto ed energia cinetica negli urti. Urti elastici e anelastici di I e II specie. DINAMICA e STATICA del Corpo Rigido. Definizione di corpo rigido. Corpo rigido in pura traslazione. Corpo rigido in rotazione attorno a un asse fisso. Momento di inerzia. Teorema di Huygens-Steiner. Energia cinetica di un corpo rigido. Moto di rotolamento senza e con strisciamento. Leggi di conservazione per il moto di un corpo rigido. Condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Esempi ed applicazioni. MECCANICA DEI FLUIDI. Pressione. Statica dei fluidi: legge di Stevino. Leggi di Pascal e di Archimede. Dinamica dei fluidi ideali: linee di flusso e tubo di flusso. Portata. Teorema di Bernoulli. Esempi ed applicazioni. Cenni sul moto viscoso. TERMODINAMICA: calorimetria, I principio e gas perfetti. Termometria, trasmissione del calore. Equilibrio termodinamico e variabili di stato. Trasformazioni termodinamiche: reversibili e irreversibili. Trasformazioni adiabatiche, isoterme, isobare e isocore. Primo principio della Termodinamica, energia interna. Calorimetria. Gas perfetti. Teoria cinetica dei gas, lavoro ed energia interna. Applicazioni del I principio ai gas perfetti (relazione di Mayer, trasformazioni isoterme e adiabatiche). TERMODINAMICA: II principio ed entropia. Secondo principio della Termodinamica: enunciati di Kelvin e di Clausius. Macchine termiche e frigorifere. Rendimento ed efficienza. Ciclo di Carnot ed altri cicli. Teorema di Carnot. Temperatura termodinamica. Teorema di Clausius. Entropia.

Il Corso consta di lezioni ed esercitazioni in aula, nonché di esercitazioni di laboratorio.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;

Exam: Written test; Compulsory oral exam;

... L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel Programma ufficiale dei Corsi di FISICA I e la capacità di applicare la teoria ed i suoi metodi alla soluzione di esercizi. Per ogni iscritto l’esame è costituito da una parte scritta e da una successiva parte orale obbligatoria. Le valutazioni degli scritti e degli orali sono espresse in trentesimi. Il voto finale viene determinato tenendo conto sia della prova scritta che della prova orale. SCRITTO: una votazione dello scritto inferiore a 16/30 è considerata non sufficiente. Durante lo scritto non si possono portare in aula libri di alcun tipo o appunti del corso. Può essere consentito l’uso di una calcolatrice non programmabile. L’esame scritto è rivolto ad accertare la capacità di risoluzione di quesiti e calcoli (sia simbolici che numerici) inerenti gli argomenti trattati nel corso. Lo scritto è articolato in 3-4 domande estese e ha durata di circa due ore. Principalmente si tratta di esercizi strutturati, ma possono in parte essere quesiti riguardanti aspetti della teoria discussa durante il corso. Una domanda estesa può anche essere sostituita da un test con domande brevi a risposta multipla. Gli esercizi dello scritto avranno un livello di difficoltà non superiore al livello degli esercizi svolti nel corso delle Esercitazioni e si ispireranno agli esercizi ed agli esempi del libro/libri di testo utilizzato/i dal docente. I libri saranno indicati dal docente all’inizio del corso. ORALE: per accedere all’orale i candidati devono riportare una votazione dello scritto maggiore o eguale a 16/30. L’esame orale è considerato sufficiente con una votazione di almeno 18/30. Per superare l’esame il voto finale, che tiene conto dei voti dello scritto e dell’orale, deve comunque esser maggiore o uguale a 18/30. L’orale sarà prevalentemente rivolto ad accertare una adeguata conoscenza della teoria discussa nel corso e potrà includere la discussione dello scritto e dell’attività di laboratorio. Gli argomenti di teoria discussi durante il corso sono elencati nel Programma dei Corsi di FISICA I del Politecnico. Di norma la parte orale dell’esame va sostenuta nell’appello in cui si è superato lo scritto.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.