Conoscenze algebrichee trogonometriche di base. Concetti di analisi matematica.

Grandezze fisiche e unità di misura di spazio, tempo, massa. Significato di cifra significativa e valutazione dell’errore nel caso di semplici operazioni aritmetiche.

Cinematica: Moto unidimensionale: definizione di velocità media e istantanea e significato geometrico nel grafico S/T.

Definizione di accelerazione media. Moto uniformemente accelerato nel caso unidimensionale: grafici S/T e V/T.

Vettori: definizione geometrica. Somma e differenza con il metodo del parallelogramma e del poligono. Componenti e versori. Prodotto di un vettore per uno scalare: componenti cartesiane. Definizione di spostamento tra due punti come differenza tra due vettori posizione. Prodotto scalare tra vettori: espressione geometrica e cartesiana. Prodotto vettoriale.

Definizione vettoriale di velocità media e limite per la velocità vettoriale istantanea. Definizione di accelerazione vettoriale. Moto bidimensionale. Moto parabolico: gittata e quota massima. Accelerazione tangenziale e accelerazione normale. Moti relativi.  Velocità relativa per sistemi di riferimento in moto rettilineo uniforme.

Dinamica del punto materiale: concetto di forza. Forza come vettore. Principio d’inerzia e leggi di Newton. Applicazioni della seconda legge di Newton al moto circolare uniforme e non. Attrito statico e dinamico. Lavoro di una forza. Forza elastica e legge di Hooke. Teorema dell’energia cinetica. Forze conservative e definizione di energia potenziale: energia potenziale della forza peso ed energia potenziale elastica. Conservazione dell’energia meccanica     E = K + U. Teorema dell’energia meccanica in presenza di forze non conservative. Quantità di moto. Prima equazione cardinale della Meccanica. Impulso e teorema dell’impulso. Urti elastici e perfettamente anelastici. Forze interne ed esterne. Conservazione della quantità di moto per un sistema isolato.

Sistemi di masse puntiformi: definizione di centro di massa, di velocità e accelerazione del centro di massa.

Sistemi non inerziali: la forza centrifuga e cenni alle altre forze apparenti.

Momento della quantità di moto e momento di una forza: 2° equazione della Meccanica. Conservazione del momento della quantità di moto.

Campo gravitazionale: legge di gravitazione universale di Newton. Energia potenziale gravitazionale. Calcolo dell’energia di un satellite in orbita circolare. Leggi di Keplero e loro derivazione dalla legge di gravitazione e dai principi di conservazione: energia e momento della quantità di moto. Velocità di fuga.

Moto armonico: concetti generali e applicazione alla molla. Energia del moto armonico. Pendolo e pendolo composto: approssimazione per piccole oscillazioni.

Corpo rigido: momento d’inerzia con semplici esempi di calcolo. Teorema di Huygens-Steiner o degli assi paralleli (senza dimostrazione). Energia totale come somma dell’energia cinetica di traslazione e di rotazione (teorema di König). Puro rotolamento. Seconda equazione cardinale applicata a corpi girevoli attorno ad un asse fisso; momento assiale: t = Ia. Statica del corpo rigido: condizioni di equilibrio.

Propagazione per onde: definizioni. Onde trasversali e longitudinali. Equazione delle onde progressive/regressive e stazionarie. Effetto Doppler acustico.

Meccanica dei fluidi

Pressione e unità di misura della pressione: il Pascal e l’atmosfera. Statica dei fluidi: legge di Stevino e spinta di Archimede. Legge di Pascal, applicazione al torchio idraulico. Teorema di Bernoulli e derivazione del teorema di Torricelli.

La circolazione sanguigna nel sangue (appunti disponibili)1.

Termodinamica

Calorimetria: temperatura e termometri; scala Celsius. Temperatura assoluta: il Kelvin. Dilatazioni termiche. Definizione di caloria; calore specifico e capacità termica. Calore molare. Principio zero della Termodinamica (equilibrio termico tra corpi). Calori latenti e cambiamenti di stato. Calorimetri (cenni). Equivalente meccanico del calore. Primo principio della Termodinamica per trasformazioni cicliche.

La propagazione del calore (appunti disponibili)2.

Gas perfetti: definizione di gas perfetto ed equazione di stato. Trasformazioni reversibili quasi staticche di un gas perfetto: isobara, isocora, isoterma e adiabatica con relativa rappresentazione grafica. Piano di Clapeyron (P-V). Lavoro di un gas perfetto e significato grafico in un piano di Clapeyron. Relazione di Mayer (Cp = Cv + R). Energia interna e funzioni di stato. Primo principio della Termodinamica e sua forma differenziale.  Cicli termodinamici applicati ai gas perfetti. Ciclo di Carnot e sua rilevanza teorica. Rendimento di una macchina termica a ciclo diretto (orario); rendimento di una macchina ideale a ciclo di Carnot. Efficienza di una macchina frigorifera (ciclo indiretto o  antiorario). Teorema di Carnot (senza dimostrazione). Reversibilità ed irreversibilità: disuguaglianza di Clausius. Il secondo principio della Termodinamica. Principio di Clausius e Kelvin e dimostrazione della loro equivalenza.

Elettromagnetismo

Campi elettrici: Linea di forza di un campo vettoriale: caratteristiche generali. Legge di Coulomb. Principio di sovrapposizione lineare e sua applicazione al caso di cariche puntiformi: dipolo elettrico. Definizione di differenza di potenziale. Potenziale di una carica puntiforme: applicazione al caso di una spira circolare. Conduttori: proprietà generali. Il campo elettrico nella materia: cenni descrittivi. Macchine elettrostatiche: elettroforo di Volta e generatore di Van de Graaff.

Corrente elettrica: corrente continua e legge di Ohm; definizione di resistività. Potenza dissipata su una resistenza. Principi di Kirchhoff. Resistenze in serie ed in parallelo. Correnti alternate: definizione di corrente e potenziale efficace. Cenni sulla sicurezza elettrica.

Campo magnetico: descrizione delle proprietà generali di un magnete. Esperienza di Oersted. La forza di Lorentz. Sincrotrone e spettrometro di massa come esempi dell’applicazione della forza di Lorentz. L’elettron-volt. La forza di Ampere su un filo percorso da corrente. Unità di misura del campo magnetico: tesla e gauss. Unità di misura della corrente: definizione dell’ampere.

L’induzione magnetica: le esperienze di Faraday. Legge di Faraday-Lenz. Definizione di flusso (di un campo vettoriale) attraverso una superficie. Applicazioni della legge di Faraday e calcolo di correnti indotte.

Applicazioni tecnologiche dell’induzione magnetica: il motore elettrico e il trasformatore. Cenni ai superconduttori come caso limite di conservazione del flusso magnetico.

Onde elettromagnetiche: Proprietà generali delle onde elettromagnetiche nel vuoto. Lo spettro elettromagnetico (classificazione per sommi capi).