Programma
Conoscenza della fisica dei fluidi ideali e reali sapendone scrivere le equazioni cardine e risolvere alcuni casi di interesse Fisico e Astrofisico. Approfondisce inoltre concetti di stabilita'/instabilita' e propagazione delle perturbazioni. La teoria del collasso gravitazionale e delle esplosioni saranno inoltre al centro della trattazione.
Programma ( preliminare )
Concetti base della teoria dei Fluidi
Fluidi reali, ideali e plasmi
Viscosita'
Sforzi di compressione/dilatazione e sforzi di taglio
Trasformazioni rigide e deformalbilita' - rate di deformazione
Continuita' del campo
Fluidi newtoniani e non newtoniani
Introduzione al campo classico continuo
Linee di campo e significato di divergenza e rotore
Equazioni cardine dei Fluidi Ideali
Descrizione Lagrangiana e Euleriana
Equazione di continuita'
Equazione del moto
Equazione dell´Energia
Equazione di stato termodinamica del fluido
Equazioni modificate per i Fluidi ideali
Modello delle forze in un campo continuo
Equazioni di Navier-Stokes
Termodinamica dei Fluidi reali
Stabilta' e Instabilita'
Fluidi autogravitanti
Fluidi terrestri e astrofisici
Collasso di Jeans
Instabilita' Fluidodinamiche
Il ruolo della viscosita'
Teoria degli Shock
Struttura e andamento delle variabili: condizioni di bordo
Discontinuita' longitudinali e tangenziali
Propagazione degli shocks: Numeri di Mach
Strong/weak shocks
Esempi Astrofisici di fronti di shocks
Esplosioni e Propagazione delle perturbazioni
Blast Waves
Esplosioni di Supernova
Soluzioni auto-similari
Turbolenza
Il laboratorio e nei plasmi
In astrofisica
Convezione delle Stelle (Opzionale / Cenni)
Flussi supersonici e subsonici (Opzionale/Cenni)
Venti
Accrescimento
Problema del trasporto radiativo
Equazione del trasporto
Processi fisici: assorbimento, emissione, scattering
Generalizzazione al campo classico continuo e teoria delle PDE
La funzione di densita'
Teoremi cardine
Problemi Ellittici / Parabolici / Iperbolici
Metodo delle caratteristiche
Prerequisiti
Prerequisiti:
1. Calcolo Vettoriale e Analisi Matematica.
2. Geometria lineare e Metodi Matematici della Fisica.
3. Meccanica Classica e Analitica
4. Elettrodinamica Classica
Per colmare alcune lacune verrano fornite dal docente risorse aggiuntive a richiesta.
Testi di riferimento
Physics of Fluids, R. Capuzzo Dolcetta, Springer ( testo di riferimento del corso)
Frequenza
Frequenza non obbligatoria ma fortemente consigliata per favorire interazione col docente
Modalità di esame
La prova finale consiste in un esame orale col docente sul programma svolto e richiede la capacita' di risoluzione di alcuni casi affrontati a lezione o di loro variazioni. Si richiede inoltre la derivazione delle equazioni cardine e la dimostrazione di teoremi affrontati a lezione.
E´ possibile integrare la prova con un approfondimento individuale su un tema concordato col docente, esposto alla classe prima dell´esame finale nell´ora del Mercoledi´ 8:00-9:00. La frequenza da parte dei colleghi non e´ obbligatoria e l´argomento specfico dell´approfondimento non e´ parte del programma del corso.
Si ricorda inoltre che i vari homework proposti non prevedono obbligo di esecuzione e non sono oggetto di valutazione in itinere.
Bibliografia
An introduction to Astrophysical Hydrodynamics ( S. N. Shore), Academic Press ( solo alcune parti indicate a lezione)
Fluid Mechanics - Vol. 6 Course of Theoretical physics, L D Landau, E M Lifschitz, Pergamon Press (solo alcune parti indicate a lezione)
Principles of Astrophysical Fluid Dynamics, C. Clarke and B. Carswell, Cambridge University Press (solo alcune parti indicate a lezione)
Physics of the Interstellar and Intergalactic medium, B. Draine, Princeton University Press (solo alcune parti indicate a lezione)
Turbulence, an introduction for scientists and engineers, P.A. Davidson, Cambridge University Press (solo alcune parti indicate a lezione)
The Equations of Radiation hydrodynamics, Pomraning, Dover Publications (solo alcune parti indicate a lezione)
Accretion power in Astrophysics, Frank, King, Raine, Cambridge University Press (solo alcune parti indicate a lezione)
Modalità di erogazione
Lo studente che segue proficuamente il corso erogato in modalita' tradizionale e in presenza, sviluppa una conoscenza della fisica dei fluidi ideali e reali sapendone scrivere le equazioni cardine e risolvere alcuni casi di interesse Fisico e Astrofisico. Approfondisce inoltre concetti di stabilita'/instabilita' e propagazione delle perturbazioni. La teoria del collasso gravitazionale e delle esplosioni saranno inoltre al centro della trattazione. Lo studente e´ inoltre sollecitato a continua e attiva interazione col docente per sviluppre prorie preferenze su argomenti specifici e cercare un approfondimento individuale in vista dell´esame finale