Ingegneria Meccanica

INTRODUZIONE ALLA FISICA E METODO SCIENTIFICO Fondamenti del metodo scientifico e linguaggio della fisica. Grandezze fisiche fondamentali e derivate, sistemi di unità di misura e analisi dimensionale. Misure dirette e indirette, propagazione degli errori e stima dell’incertezza sperimentale. CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE Sistemi di riferimento e modello del punto materiale. Descrizione del moto mediante vettori posizione, velocità e accelerazione. Equazioni orarie e traiettorie. Moti rettilinei e curvilinei, uniformi e uniformemente accelerati. Moto verticale dei gravi. Accelerazioni tangenziale e normale. Moto circolare uniforme e moti armonici semplici. Moti centrali e legge delle aree. Moti relativi e trasformazioni cinematiche tra sistemi di riferimento. DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE Leggi di Newton e concetto di forza. Massa inerziale e principi della dinamica. Quantità di moto e impulso. Forze fondamentali: peso, forze elastiche, vincolari, di attrito e resistenze passive. Oscillatore armonico, oscillazioni smorzate e forzate. Pendolo semplice. Momento di una forza e teorema del momento della quantità di moto. Sistemi di riferimento non inerziali e forze apparenti (forze centrifughe e di Coriolis). LAVORO ED ENERGIA PER IL PUNTO MATERIALE Lavoro e potenza. Energia cinetica e teorema dell’energia cinetica. Campi di forza conservativi, energia potenziale e principio di conservazione dell’energia meccanica. Equivalenza tra lavoro, calore ed energia. MECCANICA DEI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI Centro di massa e suo moto. Quantità di moto totale e teorema della quantità di moto per sistemi di punti. Conservazione della quantità di moto lineare e del momento angolare. Energia cinetica e potenziale di un sistema di punti. Urti centrali e obliqui, elastici e anelastici. MECCANICA DEL CORPO RIGIDO Moto di rotazione attorno ad assi fissi. Momento di inerzia e teorema di Huygens-Steiner. Energia cinetica rotazionale e leggi dinamiche della rotazione. Statica del corpo rigido e condizioni di equilibrio. Sistemi equivalenti di forze e coppie. Precessione e giroscopio. GRAVITAZIONE Legge di gravitazione universale di Newton. Massa gravitazionale e inerziale. Moto dei pianeti e dei satelliti: leggi di Keplero. Teorema di Gauss per i campi gravitazionali. MECCANICA DEI CORPI DEFORMABILI – PARTE OPZIONALE Deformazioni elastiche e plastiche. Allungamento, compressione, torsione e taglio. Moduli elastici dei solidi, tensioni e sforzi. Viscosità e comportamento reologico dei fluidi. STATICA DEI FLUIDI Pressione e sue proprietà. Equazioni della statica dei fluidi. Principio di Pascal e principio di Archimede. Equilibrio dei fluidi in presenza del campo gravitazionale. ONDE IN MEZZI ELASTICI – PARTE OPZIONALE Onde longitudinali e trasversali. Principio di sovrapposizione e interferenza. Equazione delle onde, velocità di propagazione, intensità e onde stazionarie. Battimenti. TERMOLOGIA Temperatura e calore. Principio zero della termodinamica e equilibrio termico. Scale termometriche. Calori specifici e capacità termiche. Espansione termica dei solidi. Meccanismi di trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento. STATO GASSOSO E LIQUIDO DELLA MATERIA Equazione di stato dei gas perfetti. Energia interna e capacità termiche. Applicazione del primo principio della termodinamica ai gas perfetti: trasformazioni isoterme, isobare, isocore e adiabatiche. Teoria cinetica dei gas: pressione, interpretazione cinetica della temperatura, principio di equipartizione dell’energia. (Cenni: modello di Van der Waals). PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA Sistemi termodinamici e variabili di stato. Lavoro, calore ed energia interna. Equivalente meccanico della caloria. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Conservazione dell’energia. SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA Macchine termiche e ciclo di Carnot. Enunciati di Kelvin e Clausius. Teorema di Carnot e rendimento. Temperatura termodinamica e zero assoluto. Entropia, disuguaglianza di Clausius, variazioni di entropia nei processi reversibili e irreversibili. (Cenni: entropia, disordine e informazione).

Per affrontare con successo lo studio del modulo di Fisica I e comprendere più agevolmente gli argomenti trattati è indispensabile una conoscenza solida della matematica di base (equazioni di vario grado, disequazioni, sistemi di equazioni), della trigonometria, della geometria elementare e della geometria analitica (studio di funzioni, etc.). È richiesta inoltre la conoscenza dei vettori e delle operazioni tra vettori. Per una comprensione più approfondita dei primi argomenti di cinematica trattati nel corso è utile la conoscenza delle tecniche elementari di integrazione e derivazione. La conoscenza di tutte le tecniche matematiche elencate e la capacità di saperle applicare in modo efficace sono prerequisiti indispensabili per seguire il corso con profitto. In termini di propedeuticità, per poter sostenere l'esame di Fisica I, è necessario aver già superato almeno uno degli esami appartenenti ai SSD MAT/*

Testi consigliati per lo studio fondamentale in lingua italiana: D. Sette, A. Alippi: Lezioni di Fisica - vol. 1 Meccanica e Termodinamica, Zanichelli C. Mencuccini, V. Silvestrini: Fisica. Meccanica e termodinamica. Con esempi ed esercizi. Con Contenuto digitale (fornito elettronicamente), edizione 2016, Casa editrice Ambrosiana. Testo consigliato per gli esercizi: A. Alippi, A. Bettucci, M. Germano: Fisica Generale. Esercizi Risolti e Guida allo Svolgimento con Richiami di Teoria, Esculapio. Nella pagina web del docente sul sito del dip.to SBAI sono inoltre disponibili dispense di esercizi, test d’esame degli anni precedenti, test di autovalutazione e altre informazioni: https://www.sbai.uniroma1.it/rossi-marco/fisica-i/2018-2019 In ogni caso lo studente può utilizzare per la preparazione dell’esame qualunque testo didattico di Fisica Generale che tratti gli argomenti del programma con un livello di approfondimento analogo a quello dei testi sopra indicati.

Il corso è organizzato in lezioni frontali. Sono previste 90 ore di lezioni frontali inclusive di esercitazioni (svolte dal co-docente). Le esercitazioni sono svolte a completamento ed approfondimento degli argomenti trattati nel corso dal docente di riferimento. Tutti gli argomenti proposti nel corso vengono rivisitati dal punto di vista della loro applicazione anche nella risoluzione di esercizi pratici, al fine di rendere lo studente sufficientemente autonomo e padrone della materia. Ulteriori informazioni e dettagli sono disponibili al seguente url: https://www.sbai.uniroma1.it/rossi-marco/fisica-i/2019-2020

La frequenza alle lezioni e alle esercitazioni in aula, anche se non obbligatoria, è fortemente consigliata.

L'esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale del corso di FISICA I e la capacità di applicare la teoria ed i suoi metodi alla soluzione di esercizi. L'esame si compone di una prima parte P1 scritta (obbligatoria) seguita da una seconda parte P2 orale. Durante lo scritto non si possono portare in aula libri di alcun tipo o appunti del corso. È consentito l'uso di una calcolatrice non programmabile. L'esame scritto è rivolto prioritariamente ad accertare la capacità di risoluzione di quesiti e calcoli (sia simbolici che numerici) inerenti agli argomenti trattati nel corso. Lo scritto è articolato in 5 esercizi strutturati e 2 domande (facoltative) di teoria. Gli esercizi dello scritto hanno un livello di difficoltà non superiore al livello degli esercizi svolti durante il corso e durante le attività di tutoraggio: esso si ispirano agli esercizi ed agli esempi dei libri di testo indicati dal docente. Le 2 domande di teoria, se svolte in maniera sufficiente, possono essere – su proposta del docente e con decisione che spetta allo studente – sostitutive della parte orale e concorrere al voto finale. Si consiglia di sostenere la parte orale dell’esame solo nel caso in cui siano stati svolti correttamente almeno due esercizi della prova scritta. Si consiglia comunque di non sostenere la prova orale nel caso in cui non sia stato svolto correttamente neanche uno dei due esercizi di termodinamica o neanche uno degli esercizi di meccanica. L'orale sarà prevalentemente rivolto ad accertare una adeguata conoscenza della teoria discussa nel corso e include la discussione dello scritto. La parte orale dell'esame va sostenuta nell'appello in cui si è sostenuta la parte scritta. Le valutazioni degli scritti e degli orali sono espresse in trentesimi. Il voto finale (in trentesimi) è una media pesata dei voti ottenuti in P1 e in P2, con pesi indicativamente nel rapporto 1/2. In definitiva, l'articolazione dell'esame in due parti (scritta, P1 e orale,P2) ha lo scopo di verificare: i) la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso; ii) la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche (descrittore di Dublino 2); iii) l'abilità di formulare in autonomia di giudizio osservazioni appropriate sulle possibili alternative modellistiche (descrittore di Dublino 3); iv) l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta (descrittore di Dublino 4). Dall'inizio della prova scritta fino alle ore 24:00 del 3 giorno successivo alla prova scritta, l'allievo può ritirarsi dall'esame – senza che questo lasci traccia alcuna nel suo profilo curriculare – comunicando formalmente al docente tale intenzione (per posta elettronica all'indirizzo: marco.rossi@uniroma1.it). Tutti coloro che non fanno esplicita richiesta di ritirarsi dall'esame verranno verbalizzati sul sistema INFOSTUD, anche in caso di esito negativo della prova (corrispondente in termini di votazione informatizzata a 17/30), che andrà quindi ripetuta.

Testi di approfondimento in italiano: J. Kakalios: La Fisica dei supereroi, Einaudi. E. Fermi: Termodinamica, Boringhieri. Ulteriori testi di riferimento consigliati (in italiano) W.E. Gettys, F.J. Keller, M.J. Skove, “Fisica classica e moderna”, vol. 1 e 2 (casa editrice McGraw-Hill) D. Halliday, R. Resnick, K.S. Krane, “Fisica”, vol. 1 e 2 (casa editrice Ambrosiana) P.A. Tipler, G. Mosca, "Corso di fisica", vol. 1-Meccanica Onde termodinamica e vol. 2-Elettricità Magnetismo Ottica (casa editrice Zanichelli) S. Rosati, “Fisica Generale”, in due volumi (casa editrice Ambrosiana) S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, “Fisica Generale, Meccanica e Termodinamica” (casa editrice Ambrosiana) P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, “Fisica” vol. 1 e 2 oppure “Elementi di Fisica” in più volumi (ediSES) R.G.M. Caciuffo, S. Melone, “Fisica Generale - Meccanica e termodinamica” (casa editrice Masson S.p.A.)

Il corso è organizzato in lezioni frontali. Sono previste 90 ore di lezioni frontali inclusive di esercitazioni (svolte dal co-docente). Le esercitazioni sono svolte a completamento ed approfondimento degli argomenti trattati nel corso dal docente di riferimento. Tutti gli argomenti proposti nel corso vengono rivisitati dal punto di vista della loro applicazione anche nella risoluzione di esercizi pratici, al fine di rendere lo studente sufficientemente autonomo e padrone della materia. Ulteriori informazioni e dettagli sono disponibili al seguente url: https://www.sbai.uniroma1.it/rossi-marco/fisica-i/2019-2020

Campo gravitazionale e teorema di Gauss. Leggi di Keplero Oscillatore armonico Statica dei fluidi. Teoria cinetica dei gas perfetti. Esercitazioni preparatorie all'esame.

Per affrontare con successo lo studio del modulo di Fisica I e comprendere più agevolmente gli argomenti trattati è indispensabile una conoscenza solida della matematica di base (equazioni di vario grado, disequazioni, sistemi di equazioni), della trigonometria, della geometria elementare e della geometria analitica (studio di funzioni, etc.). È richiesta inoltre la conoscenza dei vettori e delle operazioni tra vettori. Per una comprensione più approfondita dei primi argomenti di cinematica trattati nel corso è utile la conoscenza delle tecniche elementari di integrazione e derivazione. La conoscenza di tutte le tecniche matematiche elencate e la capacità di saperle applicare in modo efficace sono prerequisiti indispensabili per seguire il corso con profitto.

Testi consigliati per lo studio fondamentale in lingua italiana: D. Sette, A. Alippi: Lezioni di Fisica - vol. 1 Meccanica e Termodinamica, Zanichelli C. Mencuccini, V. Silvestrini: Fisica. Meccanica e termodinamica. Con esempi ed esercizi. Con Contenuto digitale (fornito elettronicamente), edizione 2016, Casa editrice Ambrosiana. Testo consigliato per gli esercizi: A. Alippi, A. Bettucci, M. Germano: Fisica Generale. Esercizi Risolti e Guida allo Svolgimento con Richiami di Teoria, Esculapio. Nella pagina web del docente sul sito del dip.to SBAI sono inoltre disponibili dispense di esercizi, test d’esame degli anni precedenti, test di autovalutazione e altre informazioni: https://www.sbai.uniroma1.it/rossi-marco/fisica-i/2018-2019 In ogni caso lo studente può utilizzare per la preparazione dell’esame qualunque testo didattico di Fisica Generale che tratti gli argomenti del programma con un livello di approfondimento analogo a quello dei testi sopra indicati.

La frequenza non è obbligatoria ma è fortemente raccomandata

Le prove finali vengono svolte come indicato dal docente principale del corso

Testi di approfondimento in italiano: J. Kakalios: La Fisica dei supereroi, Einaudi. E. Fermi: Termodinamica, Boringhieri. Ulteriori testi di riferimento consigliati (in italiano) W.E. Gettys, F.J. Keller, M.J. Skove, “Fisica classica e moderna”, vol. 1 e 2 (casa editrice McGraw-Hill) D. Halliday, R. Resnick, K.S. Krane, “Fisica”, vol. 1 e 2 (casa editrice Ambrosiana) P.A. Tipler, G. Mosca, "Corso di fisica", vol. 1-Meccanica Onde termodinamica e vol. 2-Elettricità Magnetismo Ottica (casa editrice Zanichelli) S. Rosati, “Fisica Generale”, in due volumi (casa editrice Ambrosiana) S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, “Fisica Generale, Meccanica e Termodinamica” (casa editrice Ambrosiana) P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, “Fisica” vol. 1 e 2 oppure “Elementi di Fisica” in più volumi (ediSES) R.G.M. Caciuffo, S. Melone, “Fisica Generale - Meccanica e termodinamica” (casa editrice Masson S.p.A.)

Il corso è organizzato in lezioni frontali. Sono previste 30 ore di lezioni frontali inclusive di esercitazioni (+ 60 ore svolte dal docente principale). Le esercitazioni sono svolte a completamento ed approfondimento degli argomenti trattati nel corso dal docente di riferimento. Tutti gli argomenti proposti nel corso vengono rivisitati dal punto di vista della loro applicazione anche nella risoluzione di esercizi pratici, al fine di rendere lo studente sufficientemente autonomo e padrone della materia. Ulteriori informazioni e dettagli sono disponibili al seguente url: https://www.sbai.uniroma1.it/rossi-marco/fisica-i/2019-2020

MECCANICA Cinematica del punto materiale. La legge oraria di un punto materiale. Velocità ed accelerazione istantanee. Moti piani su traiettoria qualsiasi. I principi della dinamica del punto materiale. Sistemi di riferimento inerziali. Forza e accelerazione. Sistemi non inerziali e forze dette apparenti o fittizie. Impulso e quantità di moto. Momento angolare e momento della forza. Lavoro e energia. Teorema dell'energia cinetica. Campi di forze conservative. Energia potenziale. Il teorema della conservazione dell'energia meccanica. La potenza. Le leggi delle forze Le leggi della gravitazione universale. La forza peso. Forze elastiche. Forze viscose di resistenza del mezzo. Moto di un grave sottoposto a forza di resistenza viscosa. Moto oscillatorio smorzato. Reazioni vincolari. Forze di attrito. Attrito statico. Attrito dinamico radente. Oscillazioni forzate. Le leggi della dinamica dei sistemi. Centro di massa. Equazioni cardinali della dinamica dei sistemi ed il moto del centro di massa. Energia cinetica e teorema di Koenig. Sistemi rigidi. Equilibrio dei corpi rigidi. Momento angolare rispetto al baricentro e momento di inerzia. Energia cinetica di un sistema rigido - Momento angolare rispetto ad un polo fisso. Corpo rigido girevole intorno ad un asse fisso, teorema di Huygens-Steiner. Moto di rotolamento. Urto centrale elastico fra particelle puntiformi. Urti anelastici. Statica dei fluidi. Equazioni della statica dei fluidi, legge di Stevino, principio di Pascal, principio di Archimede. Teorema di Bernoulli. TERMODINAMICA Temperatura. Sistemi termodinamici. Stati di equilibrio termodinamico. Calore. Trasformazioni termodinamiche. Variabili di stato. Lavoro in una trasformazione termodinamica. Rappresentazione grafica delle trasformazioni e del lavoro - Dilatazione termica. Il primo principio della termodinamica. L'equivalente meccanico della caloria . Applicazioni del primo principio ad un corpo solido. Applicazioni del primo principio ad un gas perfetto. Il piano di Clapeyron. Trasformazioni quasi statiche, lavoro e reversibilità. L'energia interna di un gas perfetto. Calori specifici di un gas perfetto. Adiabatica reversibile di un gas perfetto. I gas reali. Sistema generico descritto dai parametri P, V, T. Agitazione termica e transizioni di fase. Secondo principio della termodinamica. Enunciati del secondo principio. Il ciclo di Carnot. Teorema di Carnot. Integrale di Clausius ed entropia. L 'entropia e il secondo principio della termodinamica. Entropia di alcuni sistemi termodinamici notevoli. L'entropia come parametro di stato. Interpretazione microscopica delle grandezze termodinamiche Interpretazione microscopica della pressione. Interpretazione microscopica della temperatura. Principio di equipartizione dell’energia.

Per comprendere al meglio le relazioni fisiche presentate nel corso e le implicazioni nella risoluzione dei problemi sono importanti dei rudimenti di calcolo differenziale ed integrale (derivate ed integrali di funzioni semplice quali esponenziali, logaritmi, polinomi, radici) e del calcolo vettoriale.

FISICA (meccanica e termodinamica) Mencuccini Silvestrini. (Ambrosiana - Zanichelli) Eserciziari: 1. Esercizi di fisica, Mencuccini Silvestrini (Ambrosiana - Zanichelli)

La frequenza non è obbligatoria, ma altamente raccomandata e raccomandata in presenza. Gli studenti che non seguono o seguono a distanza, nel tempo hanno manifestato chiaramente maggiori difficoltà nel superamento dell'esame.

L'esame appurerà le conoscenze delle leggi fondamentali della meccanica classica e della termodinamica classica con riferimento alle osservazioni sperimentali. Lo studente dovrà dimostrare le capacità di analisi e di elaborazione quantitativa acquisite, risolvendo problemi di Fisica di limitata complessità. La prima parte dell'esame consiste nell'affrontare un esame scritto (5 esercizi, da svolgere in 2h 30 min) e per tutti coloro che superano una valutazione di 14 su 30 è previsto lo svolgimento di un esame orale.

Il corso si articola in 45 lezioni circa di due ora ciascuna in cui viene affrontato il programma intero del corso. Partendo dalla cinematica del punto materiale, proseguendo con la dinamica del punto e la dinamica dei sistemi si arriva a discutere il moto dei corpi rigidi. Infine si affrontano i fluidi ed i gas. Per ultimo si introduce il problema dei molti corpi dal punto di vista della termodinamica. Viene introdotto il concetto di calore, i gas ideali e le macchine termiche. Infine si affronta la definizione della funzione di stato Entropia.

Campo gravitazionale e teorema di Gauss. Statica dei fluidi. Teoria cinetica dei gas perfetti. Esercitazioni preparatorie all'esame.

Per affrontare con successo lo studio del modulo di Fisica I e comprendere più agevolmente gli argomenti trattati è indispensabile una conoscenza solida della matematica di base (equazioni di vario grado, disequazioni, sistemi di equazioni), della trigonometria, della geometria elementare e della geometria analitica (studio di funzioni, etc.). È richiesta inoltre la conoscenza dei vettori e delle operazioni tra vettori. Per una comprensione più approfondita dei primi argomenti di cinematica trattati nel corso è utile la conoscenza delle tecniche elementari di integrazione e derivazione. La conoscenza di tutte le tecniche matematiche elencate e la capacità di saperle applicare in modo efficace sono prerequisiti indispensabili per seguire il corso con profitto.

Testi consigliati per lo studio fondamentale in lingua italiana: D. Sette, A. Alippi: Lezioni di Fisica - vol. 1 Meccanica e Termodinamica, Zanichelli C. Mencuccini, V. Silvestrini: Fisica. Meccanica e termodinamica. Con esempi ed esercizi. Con Contenuto digitale (fornito elettronicamente), edizione 2016, Casa editrice Ambrosiana. Testo consigliato per gli esercizi: A. Alippi, A. Bettucci, M. Germano: Fisica Generale. Esercizi Risolti e Guida allo Svolgimento con Richiami di Teoria, Esculapio. Nella pagina web del docente sul sito del dip.to SBAI sono inoltre disponibili dispense di esercizi, test d’esame degli anni precedenti, test di autovalutazione e altre informazioni: https://www.sbai.uniroma1.it/rossi-marco/fisica-i/2018-2019 In ogni caso lo studente può utilizzare per la preparazione dell’esame qualunque testo didattico di Fisica Generale che tratti gli argomenti del programma con un livello di approfondimento analogo a quello dei testi sopra indicati.

Gli argomenti trattati vengono illustrati in modalità tradizionale (uso di lavagna). Ulteriori informazioni e dettagli sono disponibili al seguente url: https://www.sbai.uniroma1.it/rossi-marco/fisica-i/2019-2020

La frequenza non è obbligatoria ma è fortemente raccomandata.

Le prove finali vengono svolte come indicato dal docente principale del corso.

Testi di approfondimento in italiano: J. Kakalios: La Fisica dei supereroi, Einaudi. E. Fermi: Termodinamica, Boringhieri. Ulteriori testi di riferimento consigliati (in italiano) W.E. Gettys, F.J. Keller, M.J. Skove, “Fisica classica e moderna”, vol. 1 e 2 (casa editrice McGraw-Hill) D. Halliday, R. Resnick, K.S. Krane, “Fisica”, vol. 1 e 2 (casa editrice Ambrosiana) P.A. Tipler, G. Mosca, "Corso di fisica", vol. 1-Meccanica Onde termodinamica e vol. 2-Elettricità Magnetismo Ottica (casa editrice Zanichelli) S. Rosati, “Fisica Generale”, in due volumi (casa editrice Ambrosiana) S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, “Fisica Generale, Meccanica e Termodinamica” (casa editrice Ambrosiana) P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, “Fisica” vol. 1 e 2 oppure “Elementi di Fisica” in più volumi (ediSES) R.G.M. Caciuffo, S. Melone, “Fisica Generale - Meccanica e termodinamica” (casa editrice Masson S.p.A.)

Gli argomenti trattati vengono illustrati in modalità tradizionale (uso di lavagna). Ulteriori informazioni e dettagli sono disponibili al seguente url: https://www.sbai.uniroma1.it/rossi-marco/fisica-i/2019-2020