Gli obiettivi di questo corso di base sono:
1)Chiarire il significato di metodo scientifico e la differenza tra realtà e modello fisico
2)Abituare lo studente alla trattazione matematica di problemi reali mediante l'applicazione di ipotesi semplificative (modelli).
3)Presentare ed approfondire le leggi fondamentali della meccanica classica (cinematica e dinamica dei punti e dei corpi estesi) e della termodinamica classica (primo e secondo principio, gas ideali ecc)
4)Introdurre lo studente all'attività sperimentale e al problema della misura mediante semplici esperienze di laboratorio

Padronanza delle leggi della meccanica e della termodinamica.
Capacità di risolvere semplici problemi nei quali sia necessario applicare queste leggi.

Fondamenti del calcolo differenziale ed integrale e di algebra dei vettori

- Introduzione.
I fondamenti filosofici della fisica.
Il metodo scientifico.
Definizione operativa delle grandezze fisiche.
Richiami di analisi vettoriale.
Coordinate cartesiane, polari, cilindriche, sferiche.

- Cinematica del punto.
Equazione del moto e traiettoria.
Posizione, velocità, accelerazione.
Moto rettilineo.
Moto nel piano in coordinate cartesiane, intrinseche e polari.
Moto circolare.
Composizione di moti.
Moto in 3D.

- Dinamica del punto.
Massa e forza.
Leggi di Newton.
Quantità di moto.
Impulso e teorema dell'impulso.
Sistemi di riferimento inerziali.
Forza gravitazionale e peso. Moto dei proiettili.
Forza elastica e moto armonico.
Vincoli: tensione, forza di reazione normale, attrito statico e dinamico, forza centripeta.
Pendolo semplice.
Forza di attrito viscoso.
Momento della forza e momento angolare.
Il teorema del momento angolare per un punto materiale.


- Moti relativi.
Principio di Relatività Galileiana.
Moti di trascinamento (rettilineo uniforme, rettilineo uniformemente accelerato, rotatorio uniforme).
Sistemi non inerziali: accelerazione centrifuga e accelerazione di Coriolis.
Esempi: i moti sulla Terra.

- Energia e lavoro.
Lavoro nel moto 1D: forza costante e forza non costante: il caso gravitazionale ed elastico.
Lavoro nel caso generale.
Teorema lavoro-energia ed energia cinetica.
Forze conservative.
Energia potenziale e sua relazione con la forza.
Conservazione dell'energia meccanica.

-Sistemi di punti materiali.
Forze interne ed esterne.
Energia e quantità di moto totale di un sistema.
Centro di massa: definizione, velocità, accelerazione.
Teorema della quantità di moto e sua conservazione.
Momento angolare di un sistema. Teorema del momento angolare e sua conservazione.
Teoremi di Konig
Sistemi di forze parallele. Baricentro.

- Dinamica del corpo rigido
Definizione di corpo rigido
Corpi continui. Densità. Calcolo del centro di massa.
Corpo rigido in pura traslazione
Corpo rigido in rotazione attorno a un asse fisso
Momento d'inerzia
Teorema di Huygens-Steiner
Pendolo composto
Moto di puro rotolamento
Leggi di conservazione per un corpo rigido. Urti tra corpi puntiformi e corpi rigidi estesi.
Equilibrio di un corpo rigido. Statica.

Meccanica dei fluidi
Definizioni: fluido, densità di massa, pressione
Fluidostatica: pressione idrostatica, legge di Pascal, legge di Stevino, formula ipsometrica
Galleggiamento e principio di Archimede
Tensione superficiale e capillarità
Fluidodinamica: flusso stazionario, equazione di continuità, teorema di Bernoulli
Viscosità
Turbolenza (cenni)

Temperatura e calore
Definizioni: sistema termodinamico, ambiente, universo
Variabili termodinamiche, equilibrio, equazione di stato, trasformazioni termodinamiche
Pareti isolanti e diatermiche
Il principio zero della termodinamica
Temperatura: definizione empirica, scale termometriche
Espansione termica
Calore: calori specifici, trasformazioni di fase, calori latenti, calorimetria, scambi di calore

Il primo principio della termodinamica
Trasformazioni reversibili
Lavoro
Il primo principio
Gas ideali
Trasformazioni notevoli
Gas reali


Il secondo principio della termodinamica
Trasformazioni cicliche
Sorgenti
Macchine termiche: rendimento, esempi (ciclo Otto, Diesel, Stirling, Rankine)
Macchine frigorifere
Il secondo principio: equivalenza degli enunciati di Clausius e Kelvin-Planck
Il ciclo di Carnot diretto e inverso
Teorema di Carnot e corollario
Temperatura termodinamica assoluta
Teorema di Clausius
Entropia e irreversibilità
Il principio dell'entropia
Entropia e disordine
Calcolo di variazioni di entropia

Esercitazioni in aula (2 squadre): proposta di problemi di varia difficoltà riguardanti gli argomenti svolti a lezione, da risolvere a gruppi o individualmente, con soluzione alla lavagna.

Laboratorio (a squadre riunite): Nozioni generali sulla misura. Operazioni di misura e incertezze: cifre significative, origine dell'incertezza, accuratezza, precisione, sensibilità. Incertezza in misure dirette: i) singola misura; ii) poche misure; iii) molte misure. Propagazione delle incertezze in misure indirette. Trattazione statistica dei dati: valor medio, deviazione standard, istogrammi. Cenni sul concetto di probabilità. Teorema del limite centrale. Distribuzione gaussiana. Metodo dei minimi quadrati.
Laboratorio (a squadre): semplici esperienze da svolgere in piccoli gruppi: pendolo semplice, momento d'inerzia, pendolo di torsione

Testo adottato:
P. Mazzoldi, M. Nigro, C.Voci ' 'Fisica' Volume 1, seconda edizione
EdiSES, Napoli

Testi accessori
J. R. Taylor ' 'Introduzione all'analisi degli errori. Lo studio delle incertezze nelle misure fisiche'
Zanichelli

L'esame consta di un compito scritto (domande di teoria a risposta chiusa e aperta + problemi) e di un colloquio orale.
Durante l'esame scritto non è concesso l'uso di appunti o testi. Sarà messo a disposizione un formulario.