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- Introduzione. Sistema Internazionale di misura. Grandezze fondamentali e derivate. Analisi dimensionale. Ordini di grandezza. Cifre significative.
- Moto rettilineo. Posizione. Velocità media e velocità istantanea. Legge oraria. Moto rettilineo uniforme.
- Moto rettilineo uniformemente accelerato. Legge oraria del moto rettilineo uniformemente accelerato. Esempi e problemi risolti sul moto rettilineo. Caduta libera di gravi lungo la verticale. Legge oraria per il moto rettilineo generico.
- Vettori e somma di vettori in 2 e 3 dimensioni. Componenti cartesiane di un vettore. Versori.
- Moto nel piano. Vettore posizione. Vettore spostamento. Vettore velocità. Vettore accelerazione. Proiezione di un moto piano su due assi cartesiani ortogonali. Moto piano con accelerazione costante.
- Moto di un grave: equazione della traiettoria, tempo di volo e gittata. Moto circolare uniforme: accelerazione centripeta (direzione, verso e modulo), periodo, frequenza, velocità angolare.
- Vettore accelerazione nel moto sul piano. Moto relativo: legge di composizione delle velocità in una e due dimensioni (solo moto relativo traslatorio). Dinamica del punto materiale: concetto di forza, prima legge della dinamica (principio di inerzia), sistemi di riferimento inerziali, massa inerziale, seconda legge della dinamica. Unità di misura della forza.
- Riepilogo delle tre leggi della dinamica. Forza peso. Reazione vincolare. Equilibrio statico: esempi. Moto uniformemente accelerato su piano inclinato liscio. Macchina di Atwood.
- Applicazioni delle leggi della dinamica a problemi semplici. Forze di contatto. Forza di attrito statico. Forza di attrito dinamico. Piano inclinato con attrito. Forze agenti nel moto circolare uniforme. Pendolo conico.
- Ulteriori applicazioni delle leggi della dinamica. Auto in curva piana con attrito statico. Auto in curva sopraelevata senza attrito. “Giro della morte”. Introduzione al moto del pendolo semplice. Forza di attrito viscoso con modulo proporzionale alla velocità del corpo; velocità limite. Lavoro di una forza costante. Unità di misura del lavoro. Prodotto scalare di due vettori: definizione, proprietà e suo legame con le componenti cartesiane dei due vettori.
- Interpretazione grafica del lavoro di una forza costante. Lavoro compiuto da una forza variabile e sua interpretazione grafica. Forza elastica: legge di Hooke, costante elastica, lavoro compiuto dalla forza elastica. Teorema delle forze vive. Energia cinetica.
- Applicazioni del teorema delle forze vive. Potenza media e potenza istantanea. Unità di misura della potenza.
- Calcolo della potenza sviluppata da una forza costante. Energia potenziale della forza peso. Conservazione dell’energia meccanica totale. Applicazioni.
- Forze conservative e forze non conservative. Energia potenziale elastica. Legame tra una forza conservativa e la sua energia potenziale. Gradiente di una funzione scalare. Posizioni di equilibrio di un corpo sotto l'azione di una forza conservativa. Equilibrio stabile ed equilibrio instabile. Punti di inversione del moto sotto l'azione di una forza elastica.
- Quantità di moto. Legge di conservazione della quantità di moto totale per un sistema isolato di due punti materiali interagenti. Impulso esercitato da una forza e sua interpretazione grafica. Urti elastici e anelastici. Calcolo delle velocità finali in urti totalmente anelastici e in urti elastici.
- Dissipazione di energia cinetica in un urto unidimensionale. Urto con mutua interazione elastica. Urti in due dimensioni: concetti di base e caso particolare. Centro di massa di un sistema di N corpi. Prima equazione cardinale della dinamica dei sistemi.
- Metodo pratico per la determinazione della posizione del centro di massa di un corpo solido. Calcolo della posizione del centro di massa di un sistema di punti materiali e di una figura piana omogenea. Moto del centro di massa. Moto rotazionale: parametri cinematici (posizione angolare, velocità angolare, accelerazione angolare). Spostamento angolare vettoriale infinitesimo. Vettori velocità angolare e accelerazione angolare. Moto rotazionale con accelerazione angolare costante. Legame tra velocità tangenziale e velocità angolare. Prodotto vettoriale e sue proprietà.
- Energia cinetica rotazionale. Sistemi rigidi e corpi rigidi. Momento d’inerzia di un corpo rigido rispetto a un asse fissato. Teorema di Huygens-Steiner. Esempi di calcolo del momento d’inerzia. Momento di una forza rispetto a un polo fissato. Equilibrio statico di un corpo rigido.
- Dinamica del moto rotazionale. Lavoro di una forza nel moto rotazionale. Momento angolare rispetto a un polo fissato. Legame tra momento risultante delle forze esterne agenti su un sistema e momento angolare totale del sistema. Seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi. Teoremi di König. Requisiti per la conservazione del momento angolare totale di un sistema. Moto di puro rotolamento di un corpo rigido con simmetria di rotazione.
- Legge di composizione delle velocità e delle accelerazioni nel caso di moto relativo rotatorio e rototraslatorio. Forze apparenti in sistemi di riferimento non inerziali.
- Moto rettilineo di un punto materiale sotto l'azione di una forza elastica (moto armonico). Posizione, velocità e accelerazione nel moto armonico. Parametri caratteristici del moto armonico: ampiezza, pulsazione, fase iniziale, periodo e frequenza. Energia nel moto armonico. Pendolo semplice. Isocronismo delle piccole oscillazioni di un pendolo. Pendolo fisico. Oscillazioni smorzate. Oscillazioni forzate.
- Introduzione al moto ondulatorio. Onde meccaniche trasversali e longitudinali. Onde in propagazione. Onde sinusoidali. Velocità di propagazione, lunghezza d’onda, periodo, frequenza, numero d’onda, pulsazione. Costante di fase. Equazione delle onde lineari. Velocità di un’onda trasversale in una corda. Riflessione e trasmissione delle onde. Energia e potenza trasmesse da un’onda sinusoidale. Cenni sulle onde acustiche. Effetto Doppler. Interferenza di onde. Onde stazionarie. Battimenti. Rappresentazione di onde periodiche in serie di Fourier.
– Forza elettrica e campo elettrico. Cenni storici su elettricità e magnetismo. Cariche elettriche e loro proprietà. Principio di conservazione della carica elettrica. Isolanti e conduttori. Induzione elettrostatica. Polarizzazione di un materiale isolante. Legge di Coulomb. Carica elettrica elementare. Campi elettrici. Dipolo elettrico. Campo elettrico generato da una distribuzione continua di carica elettrica. Densità di carica di volume e densità di carica superficiale. Linee di campo elettrico. Moto di particelle cariche in un campo elettrico uniforme. Flusso elettrico. Teorema di Gauss. Applicazioni del teorema di Gauss a distribuzioni di carica simmetriche. Conduttori in equilibrio elettrostatico.
– Potenziale elettrico. Differenza di potenziale in un campo elettrico uniforme. Superficie equipotenziale. Potenziale elettrico ed energia potenziale elettrica di cariche puntiformi. Legame tra potenziale elettrico e campo elettrico. Potenziale elettrico prodotto da distribuzioni continue di carica. Potenziale elettrico di un conduttore carico. Schermo elettrostatico. Capacità. Condensatore piano. Condensatore cilindrico. Condensatori collegati in serie o in parallelo. Capacità equivalente. Energia accumulata in un condensatore carico. Densità di energia elettrica. Condensatori con dielettrici. Rigidità dielettrica.
- Corrente elettrica. Resistenza elettrica. Leggi di Ohm. Resistività di un conduttore. Conducibilità elettrica. Dipendenza della resistività dalla temperatura. Materiali superconduttori. Modello di Drude per la conduzione elettrica. Trasferimento di energia e potenza nei circuiti elettrici. Effetto Joule. Sorgenti di f.e.m. Resistori in serie e in parallelo in un circuito elettrico. Leggi di Kirchhoff per i circuiti elettrici. Circuiti con resistori e condensatori (circuiti RC). Carica e scarica di un condensatore.
- Campo magnetico: introduzione storica. Poli di un magnete. Vettore campo magnetico. Linee di campo magnetico. Forza magnetica agente su una particella carica in movimento. Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme. Raggio di ciclotrone e velocità angolare di ciclotrone. Forza di Lorentz. Selettore di velocità. Spettrometro di massa. Ciclotrone. Forza magnetica su un filo conduttore percorso da corrente. Momento delle forze su una spira percorsa da corrente immersa in un campo magnetico uniforme. Momento di dipolo magnetico di una spira. Energia di un dipolo magnetico. Legge di Biot-Savart. Permeabilità magnetica del vuoto. Forza magnetica mutua tra due fili conduttori paralleli percorsi da corrente. Teorema di Ampère. Campo magnetico all'interno di un toroide e di un solenoide. Cenni sul magnetismo nella materia: momento magnetico degli atomi, ferromagnetismo, paramagnetismo, diamagnetismo.
- Induzione elettromagnetica. F.e.m. indotta e corrente indotta. Flusso magnetico. Legge di Faraday-Neumann per un circuito semplice e per una bobina costituita da N spire. F.e.m. dinamica. Generatore di corrente alternata. Legge di Lenz. Forze elettromotrici indotte e campi elettrici. Forma integrale della legge di Faraday-Neumann. |