1. Introduzone: Grandezze Fisiche e cenni di Calcolo VettorialeIl metodo scientifico in Fisica. Leggi e principi. Definizione operativa di una grandezza fisica; grandezze fisiche fondamentali e derivate, dirette e indirette. Analisi dimensionale delle grandezze fisiche. Grandezze fisiche fondamentali in Meccanica: massa, spazio e tempo. Unità di misura, multipli e sottomultipli, sistemi di unità di misura. Grandezze fisiche scalari e vettoriali. Operazioni con i vettori: somma e differenza di vettori, prodotto di uno scalare per un vettore, prodotto scalare tra vettori, prodotto vettoriale; derivata di un vettore. Versori, derivata di un versore. Scomposizione di un vettore rispetto ad assi generici e rispetto ad assi cartesiani.2. Cinematica del punto materialeLa schematizzazione di punto materiale. Sistemi di Riferimento: il sistema di coordinate cartesiane, ascissa curvilinea, il sistema di coordinate polari, il sistema di coordinate sferiche. Legge oraria e traiettoria, diagramma orario. Vettori posizione e spostamento di un punto materiale in 3 dimensioni. Velocità media e istantanea; accelerazione media e istantanea. Classificazione dei moti. Il problema inverso della cinematica e le condizioni iniziali di un problema. Moto rettilineo uniforme. Moto rettilineo uniformemente accelerato. Moto del grave. Moto del proiettile: traiettoria, altezza massima, gittata, tempo di volo, velocità al suolo; Moto circolare uniforme: velocità angolare, accelerazione centripeta. Moto circolare uniformemente accelerato: accelerazione angolare; accelerazione centripeta e tangenziale, accelerazione lineare. Moto periodico: periodo, pulsazione e frequenza. Moto armonico semplice. Moti relativi nel caso semplice di moto traslatorio rettilineo uniforme tra sistemi di riferimento: le trasformazioni galileiane.3. Dinamica del punto materiale: leggi di Newton e ForzeLa grandezza fisica forza: definizione operativa statica e dinamica, il dinamometro. Sistemi di Riferimento Inerziali. I principi fondamentali della dinamica del punto materiale: il Principio Zero o di Relatività di G. Galilei; il I Principio della dinamica o Principio di Inerzia; il II Principio della dinamica o seconda Legge di Newton, il III Principio della dinamica o Principio di Azione e Reazione. Invarianza e covarianza delle leggi fisiche in presenza di sistemi di riferimento inerziali. Massa inerziale e massa gravitazionale. Quantità di moto e impulso. Forze costanti: la forza peso, la forza di attrito: reazione vincolare, attrito statico e dinamico. Piano inclinato liscio e scabro. Tensioni e vincoli: fili e carrucole ideali. Dinamica del moto circolare. Il pendolo semplice. Forze dipendenti dalla posizione: la forza elastica; molle ideali e reali. Forze che dipendono dalla velocità: forza di resistenza del mezzo o forza di attrito; caduta libera di un grave in aria: risoluzione dell'equazione diffe enziale del moto. Momento di una forza rispetto a un polo. Momento angolare o della quantità di moto rispetto a un polo. Relazione tra momento della forza e derivata del momento angolare (con dimostrazione). Conservazione del momento angolare. Fenomeni oscillatori: l’oscillatore armonico, moto armonico semplice e sua correlazione con il moto circolare uniforme, moto armonico smorzato, oscillazioni forzate e risonanza.4. Dinamica del punto materiale: Lavoro ed EnergiaLavoro di una forza costante e di una forza variabile. Potenza. Energia cinetica. Teorema delle Forze vive o Teorema dell’Energia Cinetica. Campi di forze conservativi. Proprietà delle forze conservative. Energia potenziale. Alcuni campi conservativi: Forza peso, Forza elastica, Forze centrali a simmetria sferica, Forza centrifuga. Forze non conservative. Conservazione dell’Energia Meccanica.5. Dinamica dei Sistemi di punti materiali e del Corpo RigidoSistemi di punti materiali: modellizzazione discreta e continua. Centro di Massa di un sistema di punti materiali. Forze interne, forze esterne. Quantità di moto totale di un sistema di punti materiali. Momento totale delle forze esterne per un sistema di punti materiali. Momento angolare totale per un sistema di punti materiali. Energia cinetica per un sistema di punti materiali. Teoremi di König. Principio di conservazione della quantità di moto totale per un sistema di punti materiali e casi notevoli. Dinamica degli Urti: urti elastici e anelastici. La schematizzazione di corpo rigido. Gradi li libertà. Momento di Inerzia, calcolo del momento di inerzia per casi notevoli. Teorema di Huygens-Steiner. Energia cinetica per un corpo rigido. Moto dei corpi rigidi: moto traslatorio; moto rotatorio: precessione del vettore momento angolare totale, espressione del momento angolare assiale; moto roto-traslatorio: puro rotolamento. Attrito volvente. Assi di simmetria, assi di inerzia, assi centrali. Rotazione di un corpo rigido attorno ad un asse fisso: equazione assiale del moto, conservazione del momento angolare assiale. Il pendolo fisico.6. GravitazioneLeggi di Keplero. La legge di Gravitazione Universale. Massa inerziale e massa gravitazionale. Campo gravitazionale ed energia potenziale gravitazionale. Teorema di Gauss, distribuzione sferica di massa.7. Fenomeni ondulatoriIntroduzione ai fenomeni ondulatori. Onde elastiche in una sbarra solida. Onde in una corda tesa.8. Fluidostatica e FluidodinamicaLa modellizzazione di fluido perfetto. Pressione. Equazione fondamentale della fluidostatica. Legge di Stevino. Esperienza di Torricelli. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Regime stazionario. Linea di flusso, tubo di flusso. Equazione di continuità per i fluidi in movimento: la portata. Teorema di Bernoulli.9. TermodinamicaIntroduzione alla Termodinamica: Principio Zero della termodinamica, definizione di temperatura e scelta della scala termometrica, termometro a volume costante, scala Celsius e Kelvin. Gas ideali: Leggi di Boyle-Mariotte, Charles e Gay-Lussac, equazione di stato del gas perfetto. Lavoro di trasformazioni termodinamiche. Calore. Energia Interna. Primo Principio della termodinamica, trasferimento del calore. Capacità termica, capacità termica specifica a pressione o volume costante, relazione di Mayer per gas perfetti, calori latenti. Dilatazione termica. Calore trasferito in trasformazioni termodinamiche qualsiasi per un gas perfetto, trasformazioni adiabatiche, trasformazioni cicliche e definizione di rendimento o coefficiente di prestazione, ciclo di Carnot ideale. Secondo Principio della termodinamica: postulati di Kelvin-Planck e di Clausius e loro equivalenza. Teorema di Carnot e macchine reali, teorema e diseguaglianza di Clausius, definizione di entropia e sue proprietà, variazione di entropia dell’universo.

1)S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, M. Villa, Fisica Generale-Meccanica e Termodinamica – Casa Editrice Ambrosiana - II edizione.2) P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica – Volume I - EdiSES - Seconda Edizione.3) D. Sette, A. Alippi, A. Bettucci, Lezioni di Fisica 1- Meccanica Termodinamica – Zanichelli -Seconda edizione.Testo per esercizi e problemi inerenti argomenti in programma- M. Zani, L. Duò, P. Taroni, Esercizi di Fisica- Meccanica e Termodinamica - EdiSES