Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2007/08
13AXOFB
Fisica I
Corso di Laurea in Ingegneria Edile - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Montorsi Arianna ORARIO RICEVIMENTO AC FIS/03 58 28 28 0 12
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
FIS/01 7.5 A - Di base Formazione scientifica di base
Obiettivi dell'insegnamento
Si tratta di un corso di base, il cui obiettivo è presentare le leggi fondamentali della meccanica classica del punto materiale, dei sistemi di punti materiali e della termodinamica, e di mettere lo studente in condizione di risolvere semplici problemi nei quali venga richiesta l'applicazione di queste leggi. La trattazione fa uso dei risultati sul calcolo differenziale e integrale appresi nel corso di Analisi Matematica I.
Alle lezioni ed esercitazioni in aula si affiancano le esercitazioni di laboratorio, il cui obiettivo principale è quello di mettere lo studente di fronte al problema della misura di grandezze fisiche e dell'interpretazione dei dati.
Competenze attese
Padronanza delle leggi della meccanica e della termodinamica. Capacità di risolvere semplici problemi nei quali sia necessario applicare queste leggi.
Prerequisiti
Fondamenti del calcolo differenziale ed integrale.
Programma
- Coordinate cartesiane, polari, cilindriche, sferiche. Moto di un punto in coordinate intrinseche e cilindriche. Posizione, velocità, accelerazione. Moto uniforme. Moto di un punto con accelerazione costante. Moto circolare. Velocità angolare. Moto relativo.
- Sistemi di riferimento inerziali. Principio di Relatività Galileiana. Dinamica del punto. Massa e forza. Leggi di Newton. Forza gravitazionale, coulombiana, elastica. Forza peso. Accelerazione sulla superficie terrestre.
- Studio del moto dal punto di vista formale: la seconda legge di Newton come sistema di equazioni differenziali. Moto dei proiettili. Moto armonico. Moto armonico. Pendolo semplice. Momento di una forza. Momento lineare e angolare. Energia cinetica e potenziale. Energia meccanica e sua conservazione.
- Punto materiale soggetto a vincoli. Attrito statico e dinamico. Moto di un punto materiale su una guida rettilinea o circolare, in assenza e in presenza di attrito. Pendolo semplice. Tensione della fune. Stabilità dell'equilibrio (cenni); moto nell'intorno di una posizione di equilibrio stabile.
- Geometria delle masse. Distribuzione discreta e continua delle masse; densità di massa. Centro di massa, momenti d'inerzia. Teorema di Huygens-Steiner.
- Forze interne ed esterne. Equazioni cardinali della dinamica (in particolare della statica). Momento lineare e angolare di un sistema di masse. Conservazione del momento (lineare e angolare). Sistemi rigidi. Distribuzione delle velocità di un sistema rigido. Momento assiale. Moto di un solido girevole attorno a un asse fisso. Assi principali d'inerzia (cenni). Rototraslazione. Centro di istantanea rotazione. Carrucole.
Moti composti. Composizione di velocità e accelerazione. Accelerazione di Coriolis. Dinamica relativa. Forze inerziali. Forza di Coriolis.
- Lavoro. Potenza. Forze conservative e dissipative; energia potenziale. Energia potenziale della forza peso, della forza gravitazionale newtoniana, della forza costante, della forza elastica. Teorema delle forze vive per un sistema di punti. Conservazione dell'energia meccanica. Energia cinetica di un sistema rigido. Energia cinetica di un solido rotante attorno ad un asse fisso.
- Urti. Forze impulsive. Urti elastici e anelastici.
- Proprietà di un fluido. Incomprimibilità. Pressione. Fluidi ideali; tubi di flusso. Equazione di continuità. Teorema di Bernouilli. Teorema di Stevino. Principio di Archimede. Vasi comunicanti. Viscosità. Portanza.
- Termometria. Calorimetria. Trasformazioni di un sistema termodinamico. Reversibilità e irreversibilità. Gas perfetti; energia interna dei gas perfetti. Trasformazioni adiabatiche, isoterme, isobare e isocore. Primo e secondo principio della Termodinamica. Ciclo di Carnot. Rendimento. Secondo principio della Termodinamica. Teorema di Carnot e teorema di Clausius. Entropia. Cenni sull'interpretazione statistica dell'entropia.
Laboratori e/o esercitazioni
- Esercitazioni:
2 squadre: sugli argomenti svolti a lezione.

- Laboratorio:
squadre riunite: Grandezze fisiche. Leggi fisiche. Analisi dimensionale. Incertezza intrinseca ed errore. Errore accidentale, sistematico e strumentale. Errore relativo e percentuale. Propagazione degli errori. Valor medio, scarto quadratico medio. Istogrammi. Frequenza normalizzata; densità di frequenza. Cenni sul concetto di probabilità. Teorema del limite centrale. Distribuzione gaussiana.
3 squadre: pendolo semplice, momento d'inerzia, pendolo di torsione
Bibliografia
Testo di riferimento:
P. Mazzoldi, M. Nigro e C. Voci, Elementi di fisica: meccanica e termodinamica, EdiSES
Appunti a cura del docente; esercizi interattivi al computer.
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
Prova scritta o in laboratorio informatico, seguita da prova orale.
La durata della prova orale dipenderà dalle circostanze. Essa potrà essere molto breve qualora confermi la votazione ottenuta nella prova scritta; in caso contrario la discussione acquisterà maggior durata e importanza, fino a diventare l'elemento preponderante nella valutazione finale.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2006/07
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