ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| FISICA 1 | FIS/01 | LEZIONI | 60 |
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Al termine del corso lo studente avrà acquisito le conoscenza di base della meccanica e della termodinamica e le competenze necessarie per applicare tali conoscenze ai problemi fisici.
At the end of the course the student will have acquired the basic knowledge of mechanics and thermodynamics and the skills necessary to apply this knowledge to physical problems.
Nella prova scritta lo studente dovrà dimostrare le sue capacità nel risolvere problemi di fisica su argomenti previsti nel programma.
Nella prova orale dovrà dimostrare di saper discutere problemi, giustificando adeguatamente le assunzioni.
In the written test the student will have to demonstrate his/her skills in solving physics problems on topics covered in the program.
In the oral test he will have to demonstrate that he/she is able to discuss problems, adequately justifying the assumptions.
Lo studente sarà in grado di inquadrare dal punto di vista fisico (relativamente alla meccanica e alla termodinamica) la fenomenologia naturale e il funzionamento delle apparecchiature tecnologiche.
The student will be able to frame from a physical point of view (regarding mechanics and thermodynamics) the natural phenomenology and the working of technological equipment.
Prova scritta finale ed esame orale. La prova scritta finale potrà essere sostituita dal superamento con profitto delle prove scritte in itinere. Nel caso il protocollo anti-covid lo richieda, le prove scritte e orali saranno svolte on-line.
Final written exam and oral exam. The final written test can be substituted by passing the written tests in progress. In case the ant-COVID protocol requires it, written and oral exams will be made using on-line platforms.
Lo studente dovrà acquisire dimestichezza al linguaggio fisico-matematico e ai concetti fondamentali della meccanica classica e della termodinamica
The student will have to become familiar with the physical-mathematical language and with the fundamental concepts of classical mechanics and thermodynamics
Sarà verificata la capacità di impostare e risolvere problemi di fisica sugli argomenti di programma.
The ability to set up and solve physics problems on program topics will be verified.
Sono richieste le competenze fondamentali di algebra, geometria e trigonometria che sono oggetto dei corsi di matematica delle Scuole Medie Superiori.
The fundamental competences of algebra, geometry and trigonometry are required which are the subject of the mathematics courses of the Middle High Schools.
Sono previste lezioni frontali ed esercitazioni con svolgimento di problemi sugli argomenti trattati nelle lezioni frontali. Se richiesto dal protocollo anti-COIVD, le lezioni potranno essere tenute on-line.
Canale Teams: https://teams.microsoft.com/l/channel/19%3a7bcf9b58f1ae420ea9d132ec84862a70%40thread.tacv2/Generale?groupId=2d729ae6-5237-43d3-99f7-10ca90fa60bf&tenantId=c7456b31-a220-47f5-be52-473828670aa1
Lectures and exercises with problems on the topics covered in the lectures are scheduled. In case anti-COVID protocol requires it, lectures will be delivered on-line.
Teams channel: https://teams.microsoft.com/l/channel/19%3a7bcf9b58f1ae420ea9d132ec84862a70%40thread.tacv2/Generale?groupId=2d729ae6-5237-43d3-99f7-10ca90fa60bf&tenantId=c7456b31-a220-47f5-be52-473828670aa1
Concetti generali. Grandezze fisiche e loro misura. Sistemi coerenti di unità di misura. Il sistema internazionale (SI). Grandezze scalari e vettoriali. Vettori e algebra vettoriale.
Cinematica. Moto unidimensionale lungo una traiettoria: legge oraria del moto; velocità e accelerazione media; velocità e accelerazione istantanea. Moto nello spazio tridimensionale: posizione, velocità e accelerazione come grandezze vettoriali. Accelerazione tangenziale e accelerazione centripeta. Moto circolare uniforme. Cambiamento del sistema di riferimento. Relatività galileiana.
Dinamica del punto materiale. Definizione di forza, massa, quantità di moto. I tre principi fondamentali della dinamica. La forza peso. Vincoli e forze vincolari. Forza d’attrito statico e d’attrito dinamico. Moto di un corpo soggetto all’attrito viscoso. Lavoro ed energia. Teorema dell’energia cinetica. Forze conservative. Energia potenziale. Principio di conservazione dell’energia meccanica. Forze elastiche. Energia potenziale elastica. Moto di un corpo soggetto a forze elastiche. Sistemi di riferimento non inerziali. Forze apparenti.
Dinamica dei sistemi di corpi. Sistemi di punti materiali: il centro di massa; forze interne ed esterne al sistema; quantità di moto totale; teorema dell’impulso; principio di conservazione della quantità di moto. Applicazione ai problemi di urto. Moto di rotazione intorno ad un asse. Velocità angolare, periodo e frequenza. Corpi rigidi. Definizione di momento d’inerzia. Momento d’inerzia di corpi di semplice geometria. Teorema degli assi paralleli. L’energia cinetica rotazionale di un corpo, Il momento delle forze e la dinamica del corpo rigido vincolato a ruotare intorno ad un asse fisso. Il moto di rotolamento. Corpi rigidi soggetti alla forza peso. Condizioni di equilibrio: equilibrio stabile, instabile, indifferente. Pendolo matematico e pendolo fisico; isocronismo delle piccole oscillazioni. Il vettore momento della quantità di moto (o momento angolare) e il principio di conservazione del momento della quantità di moto.
La forza gravitazionale. La legge di gravitazione universale. Le leggi di Keplero e l’applicazione dei principi di conservazione dell’energia e della quantità di moto alla meccanica dei corpi celesti. La forza di gravità sulla Terra.
Termologia.Descrizione microscopica e macroscopica della materia. Significato microscopico delle grandezze macroscopiche di pressione e temperatura. Termometria e calorimetria. Capacità termica e calore specifico. Dilatazione termica. Cambiamenti di stato e calore latente. Propagazione del calore:conduzione, convezione, irraggiamento.
Termodinamica.Sistemi termodinamici. Stati d'equilibrio. Funzioni di stato. Equazione di stato per un sistema termodinamico. Cenni sulla teoria cinetica dei gas ed equazione di stato dei gas perfetti. Il primo principio della termodinamica. L’energia interna. Trasformazioni termodinamiche. Trasformazioni reversibili ed irreversibili. Trasformazioni adiabatiche. Grafici sul piano pV. Trasformazioni termodinamiche e applicazioni del 1° principio nei gas perfetti. Cenni sui gas reali ed equazione di Van der Waals. Il secondo principio della termodinamica. Il ciclo di Carnot. Rendimento di una macchina termica. Temperatura termodinamica. Definizione di entropia. Cambiamenti di entropia nelle trasformazioni reversibili ed irreversibili. Potenziali termodinamici e loro significato
General introduction. Physical quantities and their measurement. Coherent systems of units of measurement. The international system (SI). Scalar and vector quantities. Vectors and vector algebra.
Kinematics. One-dimensional motion along a fixed trajectory: hourly law of motion; average speed and acceleration; speed and instantaneous acceleration. Motion in three-dimensional space: position, velocity and acceleration as vector quantities. Tangential acceleration and centripetal acceleration. Uniform circular motion. Change of the reference system. Galilean Relativity.
Dynamics of the material point. Definition of force, mass, momentum. The three fundamental principles of dynamics. The weight. Constraints and binding forces. Static friction force and dynamic friction. Motion of a body subject to viscous friction. Work and energy. Theorem of kinetic energy. Conservative forces. Potential energy. Principle of conservation of mechanical energy. Elastic forces. Elastic potential energy. Motion of a body subject to elastic forces. Non-inertial reference systems. Forces of inertia.
Dynamics of body systems. Systems of material points: the center of mass; forces internal and external to the system; total linear momentum; impulse theorem; principle of conservation of linear momentum. Application to impact problems. Rotation motion around an axis. Angular velocity, period and frequency. Rigid bodies. Definition of moment of inertia. Moment of inertia of bodies of simple geometry. Theorem of parallel axes. The rotational kinetic energy of a body, the moment of forces and the dynamics of the rigid body bound to rotate around a fixed axis. The rolling motion. Rigid bodies subject to weight. Conditions of equilibrium: stable equilibrium, unstable, indifferent. Mathematical pendulum and physical pendulum; isochronism of small oscillations. The angular momentum and the principle of conservation of angular momentum.
Gravitational force. The law of universal gravitation. Kepler's laws and the application of the principles of conservation of energy and momentum to the mechanics of celestial bodies. The force of gravity on the Earth.
Thermology. Microscopic and macroscopic description of matter. Microscopic meaning of the macroscopic quantities of pressure and temperature. Thermometry and calorimetry. Thermal capacity and specific heat. Thermal expansion. Changes in state and latent heat. Heat propagation: conduction, convection, radiation.
Thermodynamics. Thermodynamic systems. States of equilibrium. Status functions. Equation of state for a thermodynamic system. Overview of the kinetic theory of gases and equation of state of perfect gases. The first principle of thermodynamics. Internal energy. Thermodynamic transformations. Reversible and irreversible transformations. Adiabatic transformations. Graphs on the pV plan. Thermodynamic transformations and applications of the first principle in perfect gases. Notes on real gas and Van der Waals equation. The second principle of thermodynamics. The Carnot cycle. Efficiency of a thermal machine. Thermodynamic temperature. Definition of entropy. Entropy changes in reversible and irreversible transformations. Thermodynamic potentials and their meaning.
Testo suggerito: Halliday-Resnick, Fondamenti di Fisica: Meccanica, Onde, Termodinamica, Settima edizione: 1 ; Casa Editrice Ambrosiana.
Altri materiali didattici disponibili sul sito elearning: https://polo3.elearning.unipi.it/course/view.php?id=3172
Suggested textbook: Halliday-Resnick, Fondamenti di Fisica: Meccanica, Onde, Termodinamica, Settima edizione: 1 ; Casa Editrice Ambrosiana.
Additional materials available on the elearning website: https://polo3.elearning.unipi.it/course/view.php?id=3172
La frequenza è fortemente consigliata. Studiare sul libro di testo. Consultare il materiale disponibile sul sito elearning. Svlogere gli esercizi del libro e quelli disponibili sul sito elearning: https://polo3.elearning.unipi.it/course/view.php?id=3172
Frequency is strongly recommended. Study the suggested textbook. Consult the material available on the elearning website: https://polo3.elearning.unipi.it/course/view.php?id=3172
Prova scritta e esame orale.
Written test and oral exam.
https://unimap.unipi.it/registri/dettregistriNEW.php?re=3314075::::&ri=080063
https://teams.microsoft.com/l/channel/19%3a7bcf9b58f1ae420ea9d132ec84862a70%40thread.tacv2/Generale?groupId=2d729ae6-5237-43d3-99f7-10ca90fa60bf&tenantId=c7456b31-a220-47f5-be52-473828670aa1
