Programma del Corso di Fisica Generale A L3 Ing. Informatica ed Automazione (Ord.270) – Docente: M.Brambilla (AA 2014-15) Libri di testo : Mazzoldi, Nigro, Voci, Elementi di Fisica, voll.1 e 2, EdiSes, II ed. (piccole integrazioni ed esercizi complementari su : Halliday, Resnick, Walker FONDAMENTI di FISICA Voll. 1 e 2 (V o VI edizione) Casa Editrice Ambrosiana, Milano) Il programma consiste dei contenuti dei testi ufficiali, di quelli dei materiali forniti dal docente e degli esempi applicativi del testo di riferimento, che ne sono parte integrante. Argomenti svolti: Grandezze e misure in fisica. Moto unidimensionale (1D), velocità e accelerazione (media ed istantanee), moto uniforme e moto uniformemente accelerato. Caduta libera in 1D, moto armonico semplice (m.a.s.), moto smorzato, moti relativi. Moto bidimensionale (2D) e tridimensionale. Velocità e accelerazione medie e istantanee. Moto piano curvilineo, moto circolare e componenti della velocità e accelerazione, velocità e accelerazione angolare. Moto dei gravi nel campo gravitazionale terrestre, moti relativi nel piano. Dinamica, forze e le tre Leggi di Newton, quantità di moto, impulso, reazioni vincolari, tensioni, sistemi di corpi e peso apparente. Forze di attrito radente e viscoso. Piano inclinato. Forza elastica e moto periodico (m.a.s.).Pendolo conico. Orza di attrito viscoso. Forze vincolari centripete. Dinamica del moto circolare. Pendolo semplice. Energia e Lavoro. Energia cinetica, lavoro di una forza (costante e non, in 1,2 e 3 dimensioni). Teorema lavoro-energia, potenza, lavoro delle forza peso, della forza elastica e di quella di attrito radente. Forze conservative e non, energia potenziale, conservazione dell’energia. Leggi di conservazione in sistemi isolati e non isolati.Momento angolare e momento di una forza, momento dell’impulso. Moti relativi, forze apparenti e sistemi inerziali. Moti relativi traslatori e rotatori, applicazioni (forza di Coriolis). Moti Relativi. Sistemi di particelle, centro di massa, leggi dinamiche in SdP. Quantità di moto, momenti delle forze e momenti angolari in SdP: teorema del momento e conservazione. Sistema di riferimento del Centro di Massa, leggi dinamiche e teoremi di Koenig per momento angolare e energia cinetica. Estensione del teorema lavoro-energia. Sistemi di forze parallele e baricentro. Dinamica del Corpo Rigido (CR). Densità del CR e centro di massa, espressione dei momenti e della forza peso per un CR. Moti rototraslatori del CR, caso del moto rotatorio attorno ad un asse fisso,momento di interzia, leggi dinamiche, energia cinetica, lavoro e potenza (Leggere la parte sulla precessione degli assi di rotazione). Teorema di Steiner, casi particolari notevoli, energia cinetica e legame con il teorema di Koenig. Conservazione del momento angolare e conseguenze sui corpi in rotazione. Pendolo fisico o composto, proprietà e dinamica, lunghezza ridotta e pendolo reversibile. Rotolamento senza strisciamento, cinematica e dinamica, legame con la forza di attrito statico, esempi di RSS. Momento dell’impulso per un CR, Conservazione dell’energia per il CR e esempi di applicazione. Equilibrio statico dei CR. Pendolo di torsione (Escluso il resto del par.7.13). Urti: Impulso, forze impulsive, forze medie, conservazione della quantità di moto negli urti. Serie di urti (cenni). Urti nel SdR del Centro di Massa. Urti elastici, anelastici e completamente anelastici. Analisi degli urti in 1D, casi particolari dell’urto elastico. Urti in 2 dimensioni. Studio degli urti, in particolare anelastici, nel SdR del centro di massa, coefficiente di restituzione. Urti tra punti e CR e tra due CR, esempi. Fluidostatica e fluidodinamica: Densità di un fluido, forze e pressioni, misura della pressione, unità di misura, lavoro della pressione. Fluido a riposo, legge di Stevino e applicazione a barometri e manometri. Principio di Pascal e leva idraulica. Principio di Archimede, galleggiamento e peso apparente. Fluidi in moto laminare, definizione, proprietà del campo di velocità, linee di flusso, conservazione del flusso, variazione della velocità del fluido. Equazione di Bernoulli, dimostrazione, applicazioni: tubo Venturi e tubo Pitot, spinta dinamica e (cenni) effetto Magnus. (Esclusi i parr. 9.8, 9.9, 9.10, 9.11) Oscillazioni: rivisitazione delle equazioni del m.a.s., linearità delle soluzioni, energie cinetiche e potenziali nel m.a.s., Composizione di m.a.s. in una dimensione. Caso con identica pulsazione: interferenza e descrizione con i fasori di Fresnel. Caso con diverse pulsazioni, battimenti. Composizione di m.a.s. in due dimensioni, traiettoria nel piano, caso con identica pulsazione, legame col moto circolare. Caso con pulsazioni differenti, figure di Lissajous, visualizzazione mediante applets. Oscillatore armonico smorzato. Caso con forza costante, smorzamento delle oscillazioni. Caso con forza viscosa, equazioni dinamiche e soluzione generale. Discussione dei casi con smorzamenti critico, forte e debole. Oscillatore armonico forzato e smorzato. Equazioni dinamiche e soluzione generale. Ampiezza delle oscillazioni e concetto di risonanza. Ampiezza della risonanza e fattore di qualità. (Esclusi 10.8, 10.9) Termodinamica: sistemi, ambiente e universo,Sistemi in equilibrio e isolati. Concetto di temperatura (T), equilibrio termico e misura della T, legge zero della t.d. Termometro a gas. Scale termometriche. Concetto di energia del sistema. Calore come energia trasferita, misura del calore, esperienza di Joule e equivalenza lavoro-calore. Prima legge della t.d., caso di trasformazioni adiabatiche e cicliche. Variabili di stato, funzioni di stato e dipendenza di lavoro e calore dalle trasformazioni del sistema. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Calorimetria: calori specifici per solidi (liquidi) e gas. Trasformazioni di stato e calori latenti. Calorimetro. Trasmissione del calore, conduzione, convezione e irraggiamento. Dilatazione termica per solidi e liquidi. Legge dei gas ideali: definizione, leggi sperimentali di Boyle, Volta e Gay-Lussac. Legge di Avogadro. Derivazione della legge dei gas ideali. Lavoro di un gas ideale nelle trasformazioni. Legame tra energia interna e temperatura:

espansione libera. Calori specifici del gas ideale e relazione di Mayer. Trasformazioni adiabatiche reversibili, legge di Laplace. Trasformazioni del gas ideale e legame con il primo principio, entalpia, (Esclusi 13.8 e 13.9). Trasformazioni cicliche: cicli termici e cicli frigoriferi. Esempio di ciclo, analisi mediante il primo principio e concetto di rendimento. Ciclo di Carnot. Inversione del ciclo (reversibilità) e macchina frigorifera di Carnot. Efficienza frigorifera. Teoria cinetica del gas ideale: ipotesi modellistiche, legame tra energia cinetica e pressione macroscopica, Gas mono-, bi- e poli-atomici, principio di equipartizione dell’energia e proprietà dei calori specifici di gas e solidi. Secondo principio della t.d.: evidenze delle limitazioni nella trasformazione del calore e conduzione tra sistemi a differente temperatura, enunciato del II p.t.d. secondo Kelvin-Planck e Clausius, equivalenza delle due formulazioni. Irreversibilità delle trasformazioni, teorema di Carnot per il rendimento delle macchine termiche Massimizzazione dei rendimenti. Temperatura termodinamica assoluta. Teorema di Clausius, definizione dell’entropia, proprietà, principio di aumento del’entropia nei sistemi isolati e II p.t.d. Esempi di valutazione della variazione di entropia nelle trasformazioni. Energia inutilizzabile e entropia. Elettrostatica: Cariche, isolanti e conduttori, struttura elettrica della materia, campo elettrostatico (cariche puntiformi e distribuzione continua), linee di campo, moto delle cariche in campo e.s., esperimento di Millikan e carica elementare. Lavoro della forza e.s., energia potenziale e.s., potenziale e d.d.p., superfici equipotenziali, legame tra campo e potenziale, rotore del campo e.s., dipolo e.s., moto ed energia del dipolo in un campo e.s. Flusso del campo e.s. Legge di Gauss, formulazione e dimostrazione, applicazioni e conseguenze, divergenza del campo e.s.. Leggi di Maxwell per l’e.s. Conduttori in equilibrio, sistemi di conduttori, conduttori cavi e schermo elettrostatico. Condensatori, energia e.s. del condensatore, collegamenti in serie e parallelo. Mezzi dielettrici, fenomeni di polarizzazione per induzione ed orientamento. Elettrostatica dei dielettrici, campi e distribuzioni di carica di superficie e volume; applicazioni al caso dei condensatori, generalizzazione delle leggi dell’elettrostatica. Correnti elettriche, conduzione, correnti stazionarie e conservazione della carica. Legge di Ohm per campi e differenze di poentziale in conduttori. Resistenza e resistività, effetti termici e dissipazione per effetto Joule. Modello classico della conduzione per resistività e conducibilità. Collegamento di resistori, generatori ideali e reali, leggi di Kirchhoff e circuiti a più maglie. Circuiti RC, carica, scarica e considerazioni energetiche. Amperometri, voltmetri, reostati e ponte di Wheatstone. Il materiale di studio è costituito dai testi adottati e dalle slides del docente scaricabili dalla pagina relativa al corso sul sito del docente all’indirizzo http://beta.fisica.uniba.it/brambilla/Home.aspx L’accesso è riservato agli studenti del corso e avviene tramite username a password, da chiedere al docente o alle associazioni studentesche. Sul medesimo sito sono presenti materiali integrativi.