Corso di laurea in Fisica

Il corso intende fornire una conoscenza approfondita dei principi della termodinamica, della fisica dei fluidi incomprimibili e delle onde oltre ad una capacità di apprendimento adeguata ad affrontare nuovi argomenti attraverso un impegno autonomo ed ad intraprendere lo studio avanzato dei vari settori della fisica. Lo studente deve conseguire una certa padronanza degli argomenti trattati nel corso, che si manifesta sia attraverso l'esposizione analitica (dimostrazioni) e sintetica della materia, sia attraverso la capacita` di affrontare e risolvere problemi numerici specifici

Conoscenza e capacita' di comprensione

Lo studente sarà in grado di comprendere gli elementi fondamentali dei sistemi a molte particelle, il legame tra la meccanica del punto con la termodinamica e la dinamica dei fluidi. Acquisirà inoltre le conoscenze di base del moto per onde.

Capacita' di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente acquisira' la capacità di esporre gli argomenti trattati durante il corso.

Onde

• Proprietà elastiche dei solidi.
• Propagazione di una perturbazione lungo una sbarra di materiale elastico.
• Corda vibrante.
• Equazione di d'Alembert delle onde.
• Principio di sovrapposizione.  
• Onde trasversali e longitudinali.
• Onde sonore.
• Onde armoniche.
• Onde stazionarie.
• Velocità di gruppo.
• Effetto Doppler.
• Onde coerenti, interferenza in 1 e 2 dimensioni
  • onde sonore risonanti in corde e tubi.
• Riflessione e trasmissione di onde in mezzi non omogenei.
  
  

Fluidi

• Definizione di fluido. Fluidi compressibili e incompressibili.
• Idrostatica.
  • Principio fondamentale dell'idrostatica.
  • Legge di Pascal: pressa idraulica.
  • Legge di Stevino.
  • Principio di Archimede.
• Idrodinamica dei fluidi ideali.
  • Teorema di Bernoulli ed applicazioni.
  • La portata di un condotto.
  • Tubo di Venturi.
  • Teorema di Torricelli.
  • Tubo di Pitot.
  • Effetto Magnus. Sostentamento dell'ala di un aereo.
• Idrodinamica dei fluidi reali.
  • Regime laminare.
  • Viscosità.
  • Legge di Hagen-Poiseuille.
  • Regime turbolento.
  • Perdita di carico in un condotto.
  • Numero di Reynolds.
  • Moto di un corpo in un fluido. Resistenza dei fluidi al moto di corpi immersi.

Termodinamica

• Sistema termodinamico: descrizione macroscopica e microscopica.
• Definizione di pressione in un fluido.  
• Principio zero della termodinamica
  • dilatazione termica e misura della temperatura.
  • Termometri e scale termometriche.
• Concetto di gas perfetto ed equazione di stato.
• Concetto di gas ideale e la teoria cinetica dei gas.
• Gas reali, legge di Van der Waals, diagrammi di stato.
• Calore, cambiamenti di stato, calore specifico e latente.
• Trasmissione del calore.
• Lavoro e trasformazioni termodinamiche.  
• I Principio della Termodinamica e sue applicazioni.
  • I Principio e le trasformazioni di gas perfetti.
  • Macchine termiche e frigorifere;
  • Cicli di Carnot, Otto. Diesel, Stirling.
  • Rendimento delle macchine termiche.
  • Ciclo frigorifero di Carnot.
• II Principio della Termodinamica. Postulati di Kelvin e Clausius.  
  
  • Trasformazioni reversibili ed irreversibili e teorema di Carnot.
  • Teorema di Clausius.
  • Concetto di Entropia ed il II Principio.
  • Entropia e probabilità.
• Cenni ai Potenziali termodinamici e al III Principio della Termodinamica. 

Lezioni frontali (40 ore), esercitazioni in presenza (24 ore) e tutoraggi (14 ore).

Esame scritto ed orale:

[1] Scritto (uguale per corso A e B) composto da 3 esercizi di livello simile a quelli proposti durante il corso (comuni ai corsi A e B). Durata della prova: 3 ore.
[2] La prova scritta deve essere sufficiente per accedere all'orale.
[3] La prenotazione allo scritto e all’orale e' NECESSARIA. Per ragioni di migliore organizzazione, si prega di annullare la prenotazione se si decide di non sostenere l’esame.
[3] Orale sostenuto su tutti gli argomenti del corso.
[4] Entrambe le prove (orale e scritto) devono essere sufficienti.
[5] Scritto valido all’interno della sessione in cui viene superato. L’appello di settembre è considerato parte della sessione estiva.
[6] Si può ripetere lo scritto nella stessa sessione. Si annulla il voto precedente nel momento in cui si consegna il compito.
[7] In caso di esito negativo dell’orale è necessario ripetere lo scritto.
[8] In caso di esito positivo dell’orale, ma di rifiuto del voto proposto, si deve ripetere lo scritto.
[9] Durante lo scritto e' consentito l'uso del formulario da scaricare dal sito del corso (non modificabile) e copia del libro di testo consultabile alla cattedra (fornito dai docenti).
[10] Per lo svolgimento degli esercizi scritti può essere utilizzata una calcolatrice scientifica (NON quella del cellulare).
 

La prova orale verte in generale su due argomenti, uno di termodinamica e l'altro sulla restante parte del programma.

Tutoraggio

Mazzoldi, Nigro & Voci: Fisica. Meccanica- Volume I (e II per alcuni argomenti di Onde), EdiSES;

D. Halliday, R. Resnick, K.S. Krane "Fisica 1" Casa Editrice Ambrosiana;

Serway & Jewett: Fisica per Scienze ed Ingegneria, EdiSES.

Per quanto concerne i libri di esercizi, oltre il libro di testo, possono essere usati i seguenti testi. 



Covarelli, Massaro "Esercizi di Fisica I" [Casa Editrice CLUT]


Villa, Uguzzoni "Esercizi di Fisica - Meccanica" [Casa Editrice Ambrosiana] 


Zani, Duò, Taroni "Esercizi di Fisica - Meccanica e Termodinamica" [EdiSES] 


Guidorzi, Zanzi "Problemi di Fisica Generale I" [Casa Editrice Ambrosiana] 


Mencuccini, Silvestrini "Esercizi di fisica. Meccanica e termodinamica." [Casa Editrice Ambrosiana]

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.