mail unicampaniaunicampania webcerca

    Antonio CASTRILLO

    Insegnamento di FISICA 1

    Corso di laurea in SCIENZE AMBIENTALI

    SSD: FIS/03

    CFU: 1,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 8,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Lo studente acquisirà familiarità e conoscenza con argomenti concernenti la teoria degli errori, la cinematica e la dinamica del punto materiale, la statica e la dinamica dei fluidi, e la termodinamica. Argomenti principali trattati saranno: metodo scientifico e calcolo vettoriale; cinematica e dinamica del punto materiale; leggi delle forze; urti; fluidodinamica; termodinamica.

    Testi di riferimento

    R.A. Serway, J. W. Jewett Jr. Principi di Fisica - EdiSES
    Mazzoldi, Nigro, Voci. Elementi di Fisica – Elettromagnetismo - EdiSES
    D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fondamenti di Fisica, I Volume C.E.A. Milano
    P.R.Oliva, F.Terrasi. Elaborazione statistica dei risultati sperimentali - Liguori Editore
    J.R.Taylor: Introduzione all'analisi degli errori - Zanichelli Editore

    Obiettivi formativi

    Un'adeguata padronanza del metodo scientifico volto a descrivere i fenomeni tramite misure, analisi dei dati sperimentali e confronto con quanto previsto dalle leggi naturali; la capacità di eseguire misure, anche utilizzando apparecchiature elettroniche; la capacità di utilizzo di modelli che semplificano i fenomeni fisici cogliendone gli elementi fondamentali. Il corso mira ad assicurare che lo studente acquisisca il rigore formale e le abilità indispensabili per saper impostare e risolvere problemi relativi agli argomenti riportati nella sezione “Contenuti del corso”

    Prerequisiti

    Matematica di base e calcolo differenziale.

    Metodologie didattiche

    Lezioni frontali, esercitazioni, attività pratiche in laboratorio.

    Metodi di valutazione

    Prova scritta ed orale

    Altre informazioni

    Nessuna

    Programma del corso

    Introduzione alle tecniche di raccolta ed elaborazione dei dati
    Grandezze fisiche e loro definizione operativa. Dimensioni fisiche. Grandezze fondamentali e grandezze derivate. Equazioni dimensionali. Unità di misura. Il Sistema Internazionale. Cambiamenti di unità di misura. Strumenti di misura. Portata, prontezza e sensibilità di uno strumento. Errori di sensibilità. Errori sistematici. Cifre significative. Misure dirette e indirette. Propagazione degli errori massimi. Errori assoluti e relativi. Rappresentazione dei dati. Ordini di grandezza. Notazione scientifica. Tabelle e grafici. Grafici con scale lineari e logaritmiche. Derivazione ed integrazione per via grafica.
    Richiami “applicativi” di Matematica
    Vettore posizione. Componenti di un vettore. Versori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Derivate. Il calcolo integrale. Integrali di linea. Equazioni differenziali. Condizioni iniziali.
    Cinematica di un punto materiale sulla retta, sul piano e nello spazio
    Vettori posizione e spostamento– Moto in una dimensione: velocità, accelerazione, moto con accelerazione costante, caduta libera – Moto in due dimensioni: velocità e accelerazione, moto dei proiettili, moto circolare uniforme, moti relativi.
    Dinamica del punto materiale
    Forza e massa – Le tre leggi di Newton – Forza peso – Forze di contatto: la forza normale e la forza di attrito – Dinamica del moto circolare uniforme – Moto in sistemi di riferimento non inerziali: circolazioni atmosferiche e venti – La legge di gravitazione universale – la costante di gravitazione G – Massa gravitazionale e massa inerziale – La variazione di g sulla superficie della terra – Il campo gravitazionale – Le leggi di Keplero e la legge di gravitazione – Lavoro compiuto da una forza costante – Lavoro compiuto da una forza variabile – Il teorema lavoro-energia e l’energia cinetica – La potenza – Sistemi conservativi unidimensionali – Analisi grafica dei sistemi conservativi – Forze conservative ed energia potenziale in tre dimensioni – La conservazione dell’energia meccanica – Forze non conservative e lavoro interno – La legge di conservazione dell’energia – Il moto dei satelliti e la velocità di fuga.
    Statica e dinamica dei fluidi
    Densità – Pressione in un fluido statico – Il principio di Archimede – L’equazione di Bernoulli – La viscosità.
    Termologia e Termodinamica
    Descrizione microscopica e macroscopica – L’equilibrio termico e il principio zero della termodinamica – I termometri e la scala della temperatura del gas perfetto – Altre scale termometriche – La dilatazione termica – La trasmissione del calore – Equazione di stato – Calore specifico e calore latente – Lavoro e trasformazioni termodinamiche – Il primo principio della termodinamica – Alcune applicazioni del primo principio – Modello molecolare di un gas perfetto – Interpretazione microscopica della temperatura – Equipartizione dell’energia – Capacità termica dei gas perfetti e dei solidi elementari – Trasformazione adiabatica di un gas perfetto – La distribuzione delle velocità molecolari – Le macchine termiche e il secondo principio – Reversibilità e ciclo di Carnot – La temperatura termodinamica. L’entropia – L’entropia e il secondo principio - Il pianeta Terra come sistema termodinamico.
    Esercitazioni in laboratorio
    Misura della costante elastica di una molla
    Misura dell’equivalente in acqua di un calorimetro e di calori specifici.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Kinematics and dynamics of a material point, fluid statics and dynamics, and thermodynamics

    Textbook and course materials

    R.A. Serway, J. W. Jewett Jr. Principi di Fisica - EdiSES
    Mazzoldi, Nigro, Voci. Elementi di Fisica – Elettromagnetismo - EdiSES
    D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fondamenti di Fisica, I Volume C.E.A. Milano
    P.R.Oliva, F.Terrasi. Elaborazione statistica dei risultati sperimentali - Liguori Editore
    J.R.Taylor: Introduzione all'analisi degli errori - Zanichelli Editore

    Course objectives

    Adequate skills with the scientific method that aims to describe the phenomena through measurements , analysis of experimental data and comparison with the provisions of the laws of nature; ability to perform measurements, also using electronic equipment; ability to use models that simplify physical phenomena. The aim of this course is to ensure that all students acquire the skills necessary to be able to set up and solve problems related to the topics listed in the section "Contenuti del corso".

    Prerequisites

    Mathematics and differential calculus.

    Teaching methods

    Lectures, exercises, laboratoty activities.

    Evaluation methods

    Written and oral examinations.

    Other information

    Not available

    Course Syllabus

    Introduction to data collection and processing techniques
    Physical quantities and their operational definition. Physical dimensions. Fundamental quantities and derived quantities. Dimensional equations. Unit of measure. The International System. Changes in units of measurement. Measurement tools. Scope, readiness and sensitivity of an instrument. Sensitivity errors. Systematic errors. Significant figures. Direct and indirect measures. Propagation of maximum errors. Absolute and relative errors. Data representation. Orders of magnitude. Scientific notation. Tables and graphs. Graphs with linear and logarithmic scales. Derivation and integration by graphics.
    Recall "applications" of Mathematics
    Location vector. Components of a vector. Versors. Scalar product and vector product. Derivatives. The integral calculation. Line integrals. Differential equations. Initial conditions.
    Kinematics of a material point on the line, on the plane and in space
    Position and displacement vectors - Motion in one dimension: speed, acceleration, motion with constant acceleration, free fall - Motion in two dimensions: speed and acceleration, motion of the projectiles, uniform circular motion, relative motions.
    Dynamics of the material point
    Strength and mass - The three laws of Newton - Strength of force - Contact forces: normal force and friction force - Dynamics of uniform circular motion - Motion in non-inertial reference systems: atmospheric and wind circulations - The law of universal gravitation - the gravitational constant G - Gravitational mass and inertial mass - The variation of g on the earth's surface - The gravitational field - Kepler's laws and the law of gravitation - Work performed by a constant force - Work performed by a variable force - Work-energy theorem and kinetic energy - Power - One-dimensional conservative systems - Graphic analysis of conservative systems - Conservative forces and potential energy in three dimensions - Conservation of mechanical energy - Non-conservative forces and internal work - The law of energy conservation - The motion of satellites and the speed of escape.
    Static and dynamic of fluids
    Density - Pressure in a static fluid - The principle of Archimedes - Bernoulli's equation - Viscosity.
    Thermology and Thermodynamics
    Microscopic and macroscopic description - The thermal equilibrium and the zero principle of thermodynamics - The thermometers and the scale of the perfect gas temperature - Other thermometric scales - The thermal expansion - The transmission of heat - Equation of state - Specific heat and latent heat - Work and thermodynamic transformations - The first principle of thermodynamics - Some applications of the first principle - Molecular model of a perfect gas - Microscopic interpretation of temperature - Energy distribution - Thermal capacity of perfect gases and elementary solids - Adiabatic transformation of a perfect gas - Molecular velocity distribution - Thermal machines and the second principle - Reversibility and Carnot cycle - Thermodynamic temperature. Entropy - Entropy and the second principle - Planet Earth as a thermodynamic system.
    Laboratory exercises
    Measurement of the spring constant of a spring
    Measurement of the equivalent in water of a calorimeter and of specific heats.

    facebook logoinstagram buttonyoutube logotype