ECTS - University of Pisa
Mettere in grado l’allievo che frequenta il corso di laurea e che sarà un Ufficiale di Marina di acquisire attraverso lo studio dei fondamenti della meccanica classica:
- le conoscenze tecnico-scientifiche di base per la pratica professionale di Ufficiale di Marina;
- le leggi e i fenomeni più importanti per l’intelligenza delle materie tecniche e professionali degli anni successivi.
Nel corso sono trattati i seguenti argomenti:
1) Le leggi fondamentali della meccanica classica:
Enunciare e spiegare gli argomenti trattati nelle lezioni e nelle esercitazioni.
Saper rispondere a domande di natura teorica (definizioni, teoremi ...) sugli argomenti del corso
Capacità di impostare ragionamenti qualitativi e quantitativi concernenti gli argomenti del corso e le loro applicazioni pratiche.
Capacità di risolvere esercizi basati sugli argomenti del corso
Capacità di utilizzare le conoscenze sviluppate nel corso per modellizzare in maniera semplice fenomeni reali
Durante lo svolgimento delle lezioni ed esercitazioni il docente interagisce il più possibile con gli studenti per verificarne l'apprendimento in corso d'opera. Tale interazione si basa su domande, soluzione e discussione di esercizi. Queste verifiche sono necessarie al docente per tenere sotto controllo il livello generale di comprensione del corso da parte degli studenti, ma non hanno alcun impatto sulla valutazione individuale degli studenti stessi.
Nell'esame finale, composto da una prova orale, si chiede di:
- risolvere esercizi, enunciare e discutere definizioni e teoremi sviluppati durante il corso.
Questo corso è rivolto agli studenti dell'Accedemia Navale di Livorno che sono stati selezionati con un corcorso. Agli studenti-allievi è richiesto di tenere un comportamento consono agli Ufficiali di Marina, di seguire obbligatoriamente sia le lezioni che le esercitazioni.
Discussioni con gli studenti durante lo svolgimento del corso, tese a verificare la comprensione dei concetti fondamentali sviluppati nelle lezioni e la capacità di applicarli. Si ribadisce che nessuna risposta fornita da uno studente durante questo tipo di interazioni ha alcuna conseguenza sulla sua valutazione, che è demandata esclusivamente al risultato delle prove finali.
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 sistemi di unità di misura. I campioni di unità di misura del Sistema Internazionale. Analisi dimensionale. Conversione delle unità di misura. Cifre significative.
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 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
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: versore radiale e versore tangente. Moto del pendolo semplice. Il moto armonico. L’accelerazione di un punto materiale in moto su una traiettoria prestabilita.
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 uniformemente accelerato.
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
La II legge di Newton in sistemi di riferimento non inerziali in moto traslatorio rispetto ad un sistema inerziale: le forze apparenti. Esempi semplici.
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 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. Variazione dell’energia meccanica e lavoro delle forze non conservative.
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.
Forze impulsive. 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.
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 semplici in cui si applicano la I e la II equazione della dinamica dei sistemi. Corpi rigidi in equilibrio statico.
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.
La frequenza è obbligatoria
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:
