Corso di laurea magistrale in Chimica Industriale

Fisica (Nuovo Ordinamento D.M. 270)

Anno accademico 2009/2010

Sommario insegnamento

• Risultati dell'apprendimento attesi
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Note
• Strumenti didattici

Risultati dell'apprendimento attesi

Lo scopo principale del corso consiste nel mettere gli studenti nella condizione di comprendere i principi fondamentali della Fisica e di acquisire un atteggiamento critico e un metodo che consenta loro un raccordo culturalmente efficace con le altre discipline. Per questa ragione verranno approfonditi alcuni argomenti, quali quelli legati a fenomeni di trasporto, alla teoria cinetica dei gas, all’analisi dimensionale in fluidodinamica.

Programma

Grandezze fisiche. Unità di misura. Analisi dimensionale. Cifre significative. Vettori e scalari. Sistemi di coordinate.

Moto in una dimensione. Velocità media. Velocità istantanea. Accelerazione.  Moto con accelerazione costante. Corpi in caduta Libera. 

Moto in due dimensioni con accelerazione costante.

Moto circolare uniforme.  Accelerazione tangenziale  e radiale.

Il concetto di forza. Prima legge di Newton. Massa inerziale. Seconda legge di Newton. Forza gravitazionale e peso. Terza legge di Newton. Applicazioni delle leggi di Newton. Forze di attrito. Forze ritardanti, proporzionali alla velocità. Seconda legge di Newton applicata al moto circolare non uniforme. Moto in sistemi accelerati.

Lavoro ed energia. Energia cinetica. Teorema dell’energia cinetica. Potenza. Energia potenziale. Forze conservative e non conservative.    Conservazione dell’energia meccanica. Lavoro svolto da forze non conservative. Conservazione dell’energia in generale. Energia potenziale gravitazionale.

Quantità di moto e conservazione della quantità di moto. Impulso. Urti elastici e anelastici. Centro di massa. Moto di un sistema di punti materiali.  

Velocità e accelerazione angolare. Cinematica rotazionale.   Energia cinetica rotazionale. Momento di inerzia.  Momento di una forza. Equilibrio di un corpo rigido.  Momento angolare e conservazione del momento angolare. Rotazione di corpi rigidi. Dinamica rotazionale. Lavoro e energia nel moto rotatorio.

La legge di gravitazione universale. Le leggi di Keplero. Energia meccanica per un orbita circolare. Energia potenziale gravitazionale.

Moto oscillatorio. Moto armonico semplice. Pendolo semplice.

Fenomeni di elasticità: legge di Hooke. Sforzi normali e di taglio. Deformazioni per compressione, scorrimento e torsione. Pendolo di torsione. Legge di Poisson. Materiali non hookiani, rottura dei materiali. Compressione uniforme.

Moto ondulatorio. Caratteristiche delle onde. Tipi di onde. Propagazione di onde unidimesionali e trasversali. Propagazione di un’onda in una corda. Onde longitudinali. Le onde sonore. Onde armoniche. Fenomeni di interferenza.

Teoria cinetica dei gas: Relazione tra temperatura ed energia cinetica media delle molecole. Equipartizione dell’energia. Calori molari. Libero cammino medio. Distribuzione maxwelliana delle velocità.

Meccanica dei fluidi. Pressione. Legge di Stevino. Legge di Pascal. Misure di pressione. Principio di Archimede.  Dinamica dei fluidi. Equazione di continuità. Teorema di Bernoulli. Viscosità: legge  di Newton. Deduzione della legge di Newton per i gas e per i liquidi. Moto fluido viscoso laminare. La legge di Hagen Poiseuille. Fluidi non newtoniani: cenni. Moto in un fluido: la legge di Stokes. Analisi dimensionale: teorema di Buckingham. Moto fluido turbolento: numero di Reynolds.

Tensione superficiale. Capillarità e legge di Jurin.

Trasporto del calore: conduzione, convezione, irraggiamento. Legge di Fourier. Trasmissione del calore attraverso una parete (semplice e composita). Equazione differenziale di Fourier. Equazione di Fourier nel caso generale. Resistenza termica. Dissipazione del calore in un filo percorso da corrente elettrica. Fenomeni di diffusione: legge di Fick.  Deduzione della legge di Fourier  nei gas.

Cariche elettriche. La legge di Coulomb. Campo elettrico. Dipolo elettrico. Teorema di Gauss. Conduttori in equilibrio elettrostatico. Potenziale elettrico. Capacità. Condensatori in serie ed in parallelo. Conduzione elettrica. Legge di Ohm: analogie con la legge di Fourier. Semiconduttori e superconduttori. Resistenze in serie e in parallelo. Circuiti in corrente continua. Circuiti RC.

Campo magnetico. Forza di Lorentz. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. Momento agente su una spira in campo magnetico uniforme.   Legge di Biot-Savart. Forza magnetica fra due conduttori paralleli. Teorema di Ampere. Campo magnetico di un solenoide.  Paramagnetismo, diamagnetismo, ferromagnetismo. Corrente alternata. Fenomeni di mutua induzione ed autoinduzione. Circuiti RL. Corrente di spostamento.

Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche. Produzione di onde e.m. Energia trasportata dalle onde elettromagnetiche.

Spettro delle onde elettromagnetiche. Polarizzazione. Riflessione e rifrazione della luce. Interferenza e diffrazione in ottica. Reticolo di diffrazione.         

"1) R. Serway, J. Jewett FISICA per Scienze ed Ingegneria Quarta edizione Volumi I e II, EdiSeS. Eventuali integrazioni sono disponibili sul sito web del corso.

Note

L'esame finale prevede una prova scritta ed una prova orale. Modalità di svolgimento del corso: tradizionale

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