Conoscenze acquisite nelle Scuole Medie Superiori. Gli studenti-allievi prima di iniziare il corso devono seguire un pre-corso in cui vengono ricapitolati concetti di matematica e forniti i rudumenti di algebra vettoriale

• Grandezze e unità di misura

Grandezze e sistemi di unità di misura. I campioni di unità di misura del Sistema Internazionale. Analisi dimensionale. Conversione delle unità di misura. Concetto di errore (incertezza) di una misura. Propagazione degli errori: formula generale ed esempi. Cifre significative.

• Il calcolo vettoriale e il moto dei corpi

Lo spazio euclideo, il tempo e la traiettoria di un punto materiale. Diagrammi spazio-tempo. Le grandezze vettoriali, il vettore posizione e il vettore spostamento. Proprietà dei vettori e calcolo vettoriale (somma, moltiplicazione per uno scalare, prodotto scalare e vettoriale e regola della mano destra). Il versore di un vettore. Vettori in componenti cartesiane.

• La cinematica del punto materiale

La velocità media e la velocità. Diagrammi velocità-tempo Lo spostamento elementare. La quantità di moto. Dalla velocità all’equazione vettoriale che descrive il vettore posizione. Il moto rettilineo uniforme. L’accelerazione media e l’accelerazione. La variazione elementare della velocità. Dall’accelerazione alla velocità e dalla velocità al vettore posizione. Il moto uniformemente accelerato e relazioni utili. Accelerazione di gravità sulla superficie terrestre e la caduta dei gravi nel vuoto. Moti su traiettoria prestabilita

• Il moto circolare e il moto armonico

Posizione e velocità in un moto circolare. La velocità di un moto circolare in componenti cartesiane. La velocità angolare in un moto circolare. Il moto circolare uniforme. Il moto circolare vario. L’accelerazione di un moto circolare vario in componenti cartesiane. Moto circolare: derivata del versore radiale e del versore tangente. Moto del pendolo semplice. Espressione della velocità e dell’accelerazione in forma vettoriale utilizzando il prodotto vettoriale. Il moto armonico.  L’accelerazione di un punto materiale in moto su una traiettoria prestabilita.

• Cinematica dei moti relativi

Moto relativo di due punti materiali descritti nello stesso sistema di riferimento. Le leggi di trasformazione delle velocità e delle accelerazioni per sistemi di riferimento in quiete uno rispetto all’altro. Le leggi di trasformazioni delle velocità e delle accelerazioni in sistemi di riferimento in moto relativo traslatorio.

• Dinamica del punto Materiale

Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali. Il principio di inerzia e la I legge di Newton. Misura dinamica della massa. La II legge di Newton. La forza peso e la misura statica della massa: il dinamometro. Il diagramma di corpo libero. La III legge di Newton. Forze esercitate da corde ideali, forze esercitate da vincoli e applicazione delle leggi di Newton. Forze elastiche esercitate da molle ideali: la legge di Hooke. La forza risultante su un punto materiale in moto circolare. Superfici scabre e reazioni vincolari

• Dinamica nei sistemi di riferimento non inerziali

La II legge di Newton in sistemi di riferimento non inerziali: le forze apparenti. Esempi semplici.

• Lavoro e teorema delle forze vive

Lavoro compiuto da una forza uniforme e costante per uno spostamento rettilineo del suo punto di applicazione. Il lavoro compiuto da una forza variabile. Calcolo del lavoro in coordinate cartesiane. Esempi di calcolo di lavoro. L’energia cinetica di un punto materiale ed il teorema delle forze vive. La potenza sviluppata da una forza

• Forze conservative ed Energia Meccanica

Forze conservative agenti su un punto materiale. Energia potenziale di una forza conservativa. Esempi di forze conservative. Forze conservative e conservazione dell’energia meccanica. Sistemi di forze conservative agenti su un punto materiale. Superfici equipotenziali e linee di forza. Dall’energia potenziale alla risultante delle forze conservative. Variazione dell’energia meccanica e lavoro delle forze non conservative.

• Sistemi di punti materiali

Sistema meccanico e ambiente esterno. Sistemi di punti materiali: forze interne ed esterne. Il centro di massa di un sistema di punti materiali. Densità di massa volumetrica, superficiale e lineare. Il centro di massa di corpi estesi e continui. La quantità di moto e l’energia cinetica di un sistema di punti materiali. La I legge della dinamica dei sistemi. Energia potenziale gravitazionale di un corpo vicino alla superficie terrestre. Impulso di una forza ed il teorema dell’impulso. Forze impulsive.

• Dinamica degli urti

Conservazione della quantità di moto per sistemi isolati. Un urto impulsivo perfettamente anelastico di due corpi: considerazioni sull’energia. Un urto perfettamente elastico impulsivo di due corpi: considerazioni sull’energia.

• Il momento delle forze e il momento angolare

Il momento di una forza. Il momento di un sistema di forze. Il momento angolare di un punto materiale e di un sistema di punti. La II equazione della dinamica dei sistemi per un polo fisso. Il moto dei pianeti e le leggi di Keplero.

• Corpi rigidi in rotazione intorno ad un’asse fisso

Definizione di corpo rigido. L’energia cinetica di un corpo rigido in rotazione intorno ad un asse fisso ed il I teorema del Koenig. Il momento angolare assiale di un corpo rigido in rotazione intorno ad un asse fisso. Teorema degli assi paralleli (o di Huygens-Steiner). Discussione sul moto di una ruota: definizione di moto di puro rotolamento. Esempi in cui si applicano la I e la II equazione della dinamica dei sistemi. Esempi con conservazione del momento angolare assiale. Corpi rigidi in equilibrio statico.

• Il campo elettrico statico nel vuoto

Le cariche elettriche. La legge di Coulomb. Il campo elettrico  generato da una carica puntiforme. IL campo  generato da cariche stazionarie puntiformi e con distribuzione continua (densità di carica di volume, di superficie e lineare). Le linee del campo . Definizione di flusso di un campo vettoriale. Il teorema di Gauss e il teorema della circuitazione di . Il potenziale elettrico e l’energia potenziale elettrica. Superfici equipotenziali. Relazione fra  e potenziale elettrico. Cenni sul comportamento di un dipolo elettrico elementare in campo  uniforme.

• I conduttori in un campo elettrico statico. I condensatori e l’energia elettrica.

Il campo  “macroscopico” nei materiali. Il campo  dentro un conduttore ideale e sulla superficie esterna in assenza di cariche in moto (Teorema di Coulomb). Proprietà di una cavita conduttrice. Capacità elettrica di un conduttore isolato, di un condensatore piano e sferico nel vuoto. Condensatori in serie ed in parallelo. L’energia elettrica e la densità di energia elettrica. L’energia elettrica accumulata in un condensatore. Cenni sulla polarizzazione di un dielettrico omogeneo e la capacità elettrica di condensatori riempiti con un dielettrico omogeneo.

• Correnti continue.

Definizione di corrente elettrica e di densità di corrente elettrica (di volume e di superficie). L’equazione di continuità. Cenni sul modello classico di conduzione e relazione fra densità di corrente, velocità di deriva e campo  per correnti continue. Legge di Ohm per un conduttore omogeneo. Resistenze in serie e in parallelo. Legge di Ohm per un circuito non uniforme contenente una forza elettromotrice; le forze non elettriche e la loro azione. La legge di Joule: il lavoro del campo elettrico, la potenza elettrica e la potenza termica in un elemento resistivo. Carica e scarica di un condensatore in serie ad un resistore; considerazioni sull’energia.

• Il campo d’induzione magnetica nel vuoto

La forza di Lorentz e il campo d’induzione magnetica . Il campo  generato da una carica puntiforme in moto. La legge di Biot-Savart per un elemento di corrente. Le leggi fondamentali per il campo  statico.  Applicazione della legge di Ampere a correnti con opportune simmetrie. La forza di Ampere su un elemento di corrente e su un elemento di circuito percorso da corrente.

Serway e Jewett “Fisica per Scienze ed Ingegneria”, quinta edizione, EdiSES, Napoli

Sono disponibili nel sito, accessibile solo agli allievi del I anno dell’Accademia Navale, 

http://marinaccad.elearning.marina.difesa.it/course/view.php?id=123

gli appunti con una raccolta di esercizi del docente.

L'esame si compone solo di una prova orale. Gli studenti-allievi devono presentarsi obbligatoriamente all'appello estivo. Nel caso di insuccesso hanno a disposizione un secondo appello (al massimo due) a settembre. Per gli studenti civili sono previsti appelli nel corso di tutto l'anno accademico

Nella prova orale

si potrà chiedere di:

• rispondere a domande di natura teorica sui vari argomenti del corso;
• enunciare e spiegare argomenti trattati nelle lezioni ed esercitazioni;
• risolvere nuovi esercizi basati sugli argomenti del corso

http://marinaccad.elearning.marina.difesa.it/course/view.php?id=123