Corso di Fisica I per Scienze della Terra (1995-99)


1) 
                          Introduzione
Fisica  come  indagine  della natura. Fisica  classica  e  fisica 
moderna.  Il  metodo  scientifico. Il  linguaggio  della  fisica. 
Misure  fisiche  ed errore di misura.  Concetto  di  probabilità, 
distribuzioni,  errori  casuali.  Unità di  misura  di  grandezze 
fisiche.  Scale  di  grandezza.  Unità  fondamentali.  Omogeneità 
dimensionale delle equazioni fisiche. Teorie fisiche 
ed esperimenti. 

2) 
                   Cinematica Punto materiale. 
Sistemi   di   riferimento.   Vettori.   Algebra   dei   vettori. 
Trasformazioni di vettori per traslazione e rotazione del sistema 
di riferimento. Moto unidimensionale: spostamento, velocità a  ed 
accelerazione. Moto in due e tre dimensioni. Moto del proiettile. 
Moto circolare: velocità angolare, accelerazione centripeta. Moto 
curvilineo generale: componenti normale e tangenziale di velocità 
ed accelerazione. 

3) 
                  Dinamica del punto materiale 
Principio   d'inerzia  (I° principio  della  dinamica).   Forze. 
Composizione  di più forze. II° e III° principio della  dinamica. 
Forza peso e massa. Forze gravitazionali: massa inerziale e massa 
gravitazionale.  Quantità di moto. In terazioni  tra  particelle. 
Principio  di  conservazione della quantità di moto.  Sistemi  di 
riferimen to inerziali e non inerziali.[2] Moti relativi.[2] Caso 
del  moto  relativo alla terra. [2] Trasformazioni di  Galileo  e 
trasformazioni di Lorentz.[2] Le forze microscopiche fondamentali 
della  natura.  Campi di forze. Forze  centrali.  Definizione  di 
impulso  di  una forza. Definizioni del momento  angolare  (della 
quantità di moto) e del momento di una forza. 

4) 
            Applicazioni dei principi della dinamica 
Condizioni  per l'equilibrio di una particella. Centro di  massa. 
Condizioni per l'equilibrio di un corpo rigido. Forze  d'attrito. 
Moto viscoso nei fluidi (caso della goccia di pioggia). Sistemi a 
massa variabile (moto di un razzo). 

5) 
                        Lavoro ed energia
Forze  che  dipendono  dalla posizione.  Definizione  di  lavoro. 
Definizione di potenza istantanea. Teorema dell'energia cinetica. 
Forze    conservative.    Energia    potenziale.    Conservazione 
dell'energia.  Moto sotto l'azione di forze  conservative.  Forze 
non conservative. Energia potenziale gravitazionale, velocità  di 
fuga ed energia di legame. 



6) 
               Dinamica dei sistemi di particelle 
Moto  del centro di massa. Moto relativo delle particelle.  Momen 
to  angolare di un sistema di particelle. Energia cinetica di  un 
sistema di particelle. Conservazione dell'energia per un  sistema 
di particelle. Urti elastici ed anelastici. 

7) 
                          Corpo rigido 
Momento  angolare di un corpo rigido. Momento d'inerzia.  Calcolo 
del  momento d'inerzia per i corpi rigidi. Equazioni per il  moto 
dei corpi rigidi, moto rotatorio. Energia cinetica di rotazione. 
Moto giroscopico, precessione e nutazione. 

8) 
                        Moto oscillatorio 
Moto armonico semplice. Il pendolo semplice ed il pendolo fisico. 
Oscillazioni smorzate. Oscillazioni forzate. Risonanza. 
9) 
                 Gravitazione Leggi di Keplero. 
Misura della costan te di gra vitazione univ ersale. 
Campo gravitazionale. Potenziale gravitazionale. Campo dovuto  ad 
una dstribuzione di massa. Potenziale e campo di forze nel caso 
di una sfera. 
10) 
                         Solidi e fluidi 
Proprietà  meccaniche. Definizione di sforzo e  deformazione.  Mo 
dulo di Young. Sforzo di taglio. Compressibilità. Pressione in un 
fluido  in equilibrio. Moto di un fluido in  regime  stazionario. 
Equazione di continuità.  Conservazione  dell'energia (teorema di 
Bernoulli).  Applicazioni al fluido in quiete,  allo  scorrimento 
orizzontale  (fenomeno di Venturi), alla portanza in  un  profilo 
alare. 

11) 
                Termo dinamica: concetti generali 
Concetti   di  base:  sistemi  termo  dinamici,   trasformazioni, 
parametri  di stato. Temperatura. Termometri, termometri  a  gas. 
Gas perfetto. Calore. Lavoro. Calore Specifico. Propagazione  del 
calore. 

12) 
                 Termodinamica: primo principio 
I°  principio  della  termodinamica. Sviluppi  analitici  del  I° 
principio.  Calore specifico a pressione costante Cp ed a  volume 
costante  Cv.  Applicazione  del Iø principio  al  caso  del  gas 
perfetto:  rapporto Cp/Cv, equipartizione dell'energia  e  calore 
specifico a volume costante, trasformazioni adiabatiche. 

13) 
                Termo dinamica: secondo principio 
Enunciati del II° principio della termo dinamica. Equivalenza tra 
i due enunciati. Il ciclo di Carnot. Rendimen to di una  macchina 
ideale.  Teorema di Carnot. Temperatura  termodinamica  assoluta. 
Cicli  termo dinamici reversibili e irreversibili. In tegrale  di 
Clausius. Entropia. Sviluppi analitici del II° principio. Energia 
interna  di  un  gas  perfetto.  Entropia  di  un  gas  perfetto. 
Espressione  analitica del II° principio (enunciato  di  Kelvin). 
Interpretazione statistica dell'Entropia. Teorema di Nerst  (III° 
principio). Il calore specifico nei solidi. 

14) 
               Termodinamica: transizioni di fase 
Transizioni  di  fase.   Eq. di Van Der Waals.  Calori  latenti. 
Diagramma   di   fase.  Equazione   di   Clapeyron.

    Riferimenti bibliografici 

    Testo consigliato: 

[1] P . A. Tipler, Fisica 1 (3nd ed.) (Zanichelli , 1995). 

    Testi alternativi: 

[2] M. Alonso, E. J. Finn, Elemen ti di Fisica per l'Università 
    vol. I, cap. 6 (Masson, Milano).

[3] Mencuccini,  Silvestrini, Fisica I (Liguori, 1987). 

[4] R. P . Feynman, R. B. Leigh ton, and M. Sands, The F  eynmann 
    Lectures  on  Ph ysics, vol. I (Addison-W esley , 1963).

[5] G. Bernardini, "Fisica generale - parte I" (V esc hi, 1981)

    Lettura consigliata  per la parte di Termodinamica: 

[6] E. Fermi,  "Termodinamica" (Boringhieri, 1962)