1 - Lunedì 2 marzo

• Introduzione al corso
• Metodo sperimentale
• Grandezze fisiche e unità di misura
• Cambiamenti unità di misura
• Notazione scientifica
• Analisi dimensionale
• Cifre significative

2 - Mercoledì 4 marzo

Cinematica unidimensionale

• Modello del punto materiale e sistema di riferimento spazio-temporale
• Posizione e spostamento
• Grafico posizione-tempo
• Velocità media
• Velocità istantanea
• Grafico velocità-tempo
• Accelerazione media e istantanea
• Moto rettilineo uniforme
• Moto uniformemente accelerato
• Moto vario: interpretazione dei grafici x vs t e v vs t
• Moto in caduta libera
• Moto in caduta libera con x₀=0 e x₀=h

Esercizi per casa: vedi file

3 - Giovedì 5 marzo

• Grandezze scalari e vettoriali
• Vettori, versori e loro rappresentazione in due dimensioni
• Operazioni tra vettori: trasporto parallelo, addizione, sottrazione e moltiplicazione per uno scalare
• Prodotto scalare e proiezione di un vettore in una data direzione

Cinematica in due dimensioni

• Vettori posizione e spostamento, traiettoria
• Velocità media e istantanea

4 - Lunedì 9 marzo

Moto in due dimensioni

• Accelerazione media e istantanea
• Accelerazione tangenziale e centripeta
• Moto del proiettile: equazioni generali per posizione e velocità in x e y
• Moto del proiettile: caso particolare con x₀=y₀=0, traiettoria parabolica, tempo di volo, gittata, altezza massima e direzione della velocità durante il moto

Esercizi

• Risoluzione esercizi per casa: misura dei riflessi, moto in caduta libera, velocità iniziale di un lancio

Esercizi per casa: Knight cap. 3: 31, 32, 34, 37, 38, 47, 61, 63, 66, 67, 69, 74

5 - Mercoledì 11 marzo

• Moto circolare: radianti, equivalenza con un moto unidimensionale con s=Rθ
• Moto circolare: definizione di posizione angolare, velocità angolare e accelerazione angolare
• Accelerazione tangenziale e centripeta
• Moto circolare uniformemente accelerato
• Moto circolare uniforme: periodo e frequenza
• Moto del proiettile: casi particolari con y₀=h₀ e con v_0,y=0
• Risoluzione esercizi per casa: inseguimento tra due auto, profondità del pozzo, proiettile su bersaglio

6 - Giovedì 12 marzo 

• Sistemi di riferimento fissi e in moto
• Trasformazioni delle coordinate, della velocità e dell'accelerazione
• Caso di un corpo fermo nel sistema di riferimento in moto
• Esempio del moto parabolico nei due sistemi di riferimento
• Velocità e accelerazione centripeta associate ai moti di rotazione e rivoluzione terrestre
• Risoluzione esercizi per casa: frenata al semaforo, moto del proiettile sul pianeta Exidor

7 - Lunedì 16 marzo

Dinamica del punto materiale

Prima legge di Newton

• Enunciato ed esempi (satellite, esperimento di Galileo, tavolo ad aria compressa)
• Sistemi inerziali e non inerziali

Seconda legge di Newton

• Forze di contatto e a distanza
• Forze fondamentali (gravitazionale, elettromagnetica, nucleare forte e debole)
• Massa inerziale e gravitazionale
• Misura statica di una forza: forza peso
• Misura dinamica di una forza: forza elastica
• Diagramma di corpo libero e schema di risoluzione degli esercizi

8 - Mercoledì 18 marzo

Terza legge di Newton

• Enunciato, coppie azione-reazione
• Esempi: corpo su un tavolo, camminata e moto di un veicolo, forza di propulsione

Legge di gravitazione universale

• Forma vettoriale, corpi sferici, principio di sovrapposizione
• Principio di equivalenza tra massa gravitazionale e massa inerziale
• Calcolo di g dalla legge di gravitazione universale

Reazioni vincolari

• Dipendenza dalle condizioni esterne, carico di rottura
• Risoluzione degli esercizi: come calcolare il vincolo dalla seconda legge di Newton
• Limiti di azione di un vincolo

Esercizi

• Correzione di alcune domande del quiz di autovalutazione sulla cinematica
• Risoluzione esercizi per casa: lancio di un pacco da un aereo

9 - Giovedì 19 marzo

Corde

• Modello della corda ideale, tensione e carico di rottura
• Corda con massa non trascurabile

Carrucola ideale

• Soluzione di esercizi con più corpi con moto collegato (corpi a contatto, agganciati o collegati con corde  e carrucole)
• Macchina di Atwood (carrucola semplice)

Esercizi

• Canoa tirata dalle due sponde, semaforo sostenuto da tre corde

Esercizi per casa

Knight cap. 4: 14, 15, 19, 36, 39, 42, 47, 62, 65, 66

10 - Mercoledì 25 marzo

Forza d'attrito

• Forza d'attrito statico e forza di primo distacco
• Forza d'attrito dinamico
• Cause della forza d'attrito
• Grafico F_A vs F
• Attrito di rotolamento

Piano Inclinato

• Piano inclinato privo d'attrito
• Piano inclinato con attrito, angolo limite per μ_S e angolo critico per μ_d
• Superficie in movimento
• Condizioni iniziali e direzione della forza d'attrito

Esercizi

• Auto trainata da una corda (esempio 5.6)
• Trazione di una gamba fratturata (esempio 5.17)

Esercizi per casa: 

11 - Giovedì 26 marzo

Forza di resistenza di un mezzo

• Resistenza viscosa: dipendenza quadratica dalla velocità, velocità limite
• Resistenza idraulica: dipendenza lineare dalla velocità, velocità limite, evoluzione temporale di v

Forza centripeta

• "Risultante" centripeta
• Esempi di moto circolare
• Strategia di risoluzione degli esercizi di dinamica con traiettorie circolari
• Esercizi di dinamica circolare: macchina in curva con attrito e in curva parabolica senza attrito, giro della morte
• Velocità massima di camminata

12 - Lunedì 30 marzo

Dinamica in sistemi di riferimento non inerziali

• Secondo principio e forze apparenti
• Casi particolari: corpo fermo nel sistema fisso e corpo fermo nel sistema non inerziale
• Forza centrifuga
• Peso apparente

Oscillatore armonico

• Corpo attaccato a una molla: equazione differenziale di un oscillatore armonico
• Equazione del moto e significato di pulsazione, ampiezza e fase
• Grafici di x, v ed a in funzione del tempo
• Periodo e frequenza
• Pendolo: diagramma di corpo libero, equazione differenziale, equazione del moto in approssimazione di piccole oscillazioni

Esercizi per casa: 

I seguenti esercizi sono risolvibili tutti con un approccio dinamico, a parte le domande in cui si chiede esplicitamente di calcolare il lavoro:

• 16/04/2012 primo esercizio
• 04/02/2013 primo esercizio
• 24/06/2013 primo esercizio
• 15/07/2013 primo esercizio
• 11/02/2014 primo esercizio

13 - Mercoledì 1 aprile

Energia e Lavoro

• Introduzione al concetto di energia
• Energia totale di un sistema e scambi con l'ambiente
• Modello energetico di base
• Definizione di lavoro
• Lavoro di una forza costante
• Lavoro di una forza variabile

Esercizi

• Risoluzione di alcune domande del quiz di dinamica

Schemi risolutivi per gli esercizi di dinamica

• Moto rettilineo di un corpo 
  • Sottocaso: equilibrio statico o dinamico (moto a velocità costante)
• Moto rettilineo di più corpi collegati
• Moto curvilineo di un corpo
  • Sottocaso: moto circolare

14 - Mercoledì 8 aprile

• Energia cinetica
• Teorema dell'energia cinetica (dimostrazione per risultante costante e risultante variabile)
• Forze conservative ed energia potenziale
• Energia potenziale associata alla forza peso
• Energia potenziale elastica
• Formula generale per il calcolo dell'energia potenziale di una forza conservativa
• Forze centrali ed energia potenziale gravitazionale

15 - Giovedì 9 aprile

• Conservazione dell'energia meccanica di un oscillatore armonico
• Forze dissipative e variazione di energia termica
• Energia totale di un sistema ed equazione lavoro-energia
• Energia meccanica e sua conservazione in sistemi soggetti solo a forze conservative
• Modelli energetici di base associati ai differenti casi di sistemi con forze conservative, dissipative ed esterne
• Conservazione dell'energia meccanica di un oscillatore armonico
• Grafici di U, K ed E_m in funzione di x e di t
• Derivazione della forza dall'energia potenziale
• Punti di equilibrio stabile, instabile e indifferenze
• Potenza

Esercizi per casa da risolvere con approccio dinamico o energetico (primo esercizio del compito):

11-04-2016; 13-06-2016; 05-07-2017; 13-09-2017; 24-02-2015; 

16-07-2014; 08-02-2016; 13-02-2012; 07-07-2011

16 - Lunedì 13 aprile

Impulso, quantità di moto 

• Definizione di impulso, forza media e tempo d'interazione
• Definizione di quantità di moto e teorema dell'impulso
• Applicazioni: sistemi di protezione in caso di urto
• Riformulazione della seconda legge di Newton con la quantità di moto
• Forze impulsive ed approssimazione impulsiva
• Prima equazione cardinale della meccanica
• Conservazione della quantità di moto totale nei sistemi isolati

Esercizi: correzione di alcune domande del quz su Lavoro ed Energia

17 - Mercoledì 15 aprile

Urti

• Urti anaelastici e perfettamente anaelastici in una dimensione
• Urti elastici in una dimensione: formula generale e casi particolari
• Urti in due dimensioni
• Esercizio 16/04/12: Due corpi collegati da una carrucola
• Esercizio 04/02/13: Pallina in rotazione attorno a un palo

Esercizi per casa con urti (primo esercizio del compito):

14/09/09   25/09/17   19/02/18   13/09/21

18 - Giovedì 16 aprile

Esercizi

• Esercizio 24/02/15: Tarzan e la liana
• Esercizio 13/02/12: caduta di uno scalatore attaccato a una corda elastica
• Esercizio 18/02/26: pallina con molla e piano inclinato con urto elastico con un pendolo

19 - Lunedì 20 aprile

Fluidostatica

• Stati della materia: solido, liquido e gassoso
• Volume e densità (media e locale)
• Dipendenza della densità dalla temperatura e comportamento anomalo dell'acqua
• Pressione associata a una singola forza macroscopica: definizione e unità di misura
• Pressione in un fluido o in un gas: moto delle particelle

Esercizi

• Esercizio 16/07/14: corpo con molla e guida semicircolare
• Esercizio 14/09/09: frammentazione di un corpo su un piano inclinato

20 - Mercoledì 22 aprile

Fluidostatica

• Forze di superficie e di volume
• Legge di Stevino
• Principio di Pascal
• Applicazioni: principio dei vasi comunicanti, manometro a liquido, martinetto idraulico
• Barometro di Torricelli
• Paradosso idrostatico (botte di Pascal)
• Misura della pressione sanguigna

Esercizi:

• Correzione di alcune domande del quiz su impulso e urti
• Esercizio 13/09/2021: Corpo in moto rettilineo urta un corpo vincolato a muoversi su una circonferenza

21 - Giovedì 23 aprile 

• Legge di Archimede: corpo completamento immerso
• Legge di Archimede: corpo galleggiante parzialmente immerso
• Esempi di galleggiamento: iceberg, corpo umano

Esercizi:

• Esercizio 11/04/16: Tre corpi collegati con due corde e due carrucole
• Esercizio 13/06/16: Corpo sollevato da una carrucola con attrito verticale

22 - Mercoledì 29 aprile

• Energia potenziale associata alla forza di Archimede
• Embolia gassosa e vescica natatoria

Fluidodinamica

• Elemento di fluido, linee di flusso e tubo di flusso
• Fluidi ideali e viscosi, moto laminare e turbolento, regime di flusso
• Legge di conservazione della portata
• Fluido in moto orizzontale: effetto Venturi
• Calcolo del gradiente di pressione in funzione della variazione di velocità
• Tubo di Venturi per un fluido ideale
• Applicazioni dell'effetto Venturi: collina, ala di aereo, case scoperchiate dal vento, aneurisma e flatter vascolare

Correzione dell'esonero di meccanica

23 - Giovedì 30 aprile - Leggi di Bernoulli e di Poiseuille 

Fluidodinamica

• Legge di Bernoulli
• Velocità di efflusso
• Fluidi viscosi e definizione di viscosità
• Tubo di Venturi con fluidi viscosi
• Portata di un fluido viscoso e legge di Poiseuille
• Apparato circolatorio: portata dei capillari, caduta di pressione nei capillari, stenosi dell'arteria carotidea

24 - Lunedì 4 maggio

Termodinamica

• Definizioni: sistemi termodinamici e variabili di stato
• Equilibrio termico e principio zero della termodinamica
• Calore come flusso di energia
• Interpretazione microscopica della temperatura
• Scale termometriche: gradi Celsius e gradi Fahrenheit
• Termometro a gas e temperatura assoluta: gradi Kelvin
• Trasformazioni termodinamiche reversibili e irreversibili
• Trasformazioni isobare: legge di Charles - Gay Lussac
• Trasformazioni isocore: II legge di Gay Lussac
• Trasformazioni isoterme: legge di Boyle - Mariotte e piano di Clapeyron
• Modello del gas perfetto
• Equazione di stato del gas perfetto

25 - Mercoledì 6 maggio

Calorimetria

• Capacità termica e calore specifico di solidi e liquidi
• Definizione di sorgente
• Calore specifico dei gas
• Calorimetro delle mescolanze
• Cambiamenti di stato
• Calore latente di fusione e di ebollizione
• Sudorazione e calore latente di vaporizzazione
• Calorimetro a ghiaccio
• Equazione generale della calorimetria
• Grafico riassuntivo di T vs Q per un corpo

Suggerimenti esercizi di calorimetria:
16/07/2010, 27/02/2012, 23/09/2010, 22/09/2011
22/06/2011, 22/02/2016, 08/02/2017, 05/02/2018

26 - Lunedì 11 maggio

Teoria cinetica dei gas

• Interpretazione microscopica di pressione e temperatura per un gas perfetto
• Formule per la velocità quadratica media
• Gradi di libertà e principio di equipartizione dell'energia
• Energia cinetica media di una particella e di un gas perfetto

Lavoro in termodinamica

• Introduzione, lavoro per un gas, in particolare per trasformazioni reversibili
• Interpretazione grafica nel piano di Clapeyron per trasformazioni singole e per cicli termodinamici
• Casi particolari: trasformazioni isocore, trasformazioni isobare reversibili, trasformazioni isoterme reversibili di un gas perfetto, trasformazioni irreversibili con p_ext=cost

27 - Mercoledì 13 maggio

Primo principio della termodinamica

• Mulinello di Joule
• Enunciato del primo principio
• Energia termica (o interna) come funzione di stato
• Espansione adiabatica nel vuoto di un gas perfetto
• Energia interna di un gas perfetto
• Ulteriori contributi all'energia interna di un sistema termodinamico

Esercizi di calorimetria

• 16/07/2010: blocco di ferro immerso in acqua
• 23/09/2010: cilindro con pistone con massa a contatto con sorgente a T=0°C
• 27/02/2012: pozzetto con neve e acqua piovana

28 - Giovedì 14 maggio (3 ore)

Calori specifici del gas

• Gas perfetti: calore specifico a volume costante
• Calore specifico a pressione costante e relazione di Mayer
• Discorso generale sui calori specifici associati a una trasformazione
• Discorso qualitativo sulle trasformazioni adiabatiche reversibili
• Formule alternative per il calore in isocore e isobare dei gas perfetti
• Energia interna in solidi e liquidi

Esercizi di calorimetria e termodinamica

Suggerimenti esercizi di termodinamica

11/02/2014, 06/07/2015, 04/02/2013, 21/06/2017
15/07/2013, 23/09/2013, 03/11/2017

29 - Lunedì 18 maggio

Elettrostatica

• Esperimenti con isolanti e conduttori
• Elettroscopio a foglie
• Modello atomico
• Legge di Coulomb
• Principio di sovrapposizione
• Densità di carica lineare, superficiale e volumica
• Campo elettrico: definizione
• Campo elettrico di una carica puntiforme