Ingegneria Civile

1. Grandezze fisiche e loro misurazioni Realtà e modello fisico. Misure di lunghezza e di tempo. Dimensione fisica ed equazioni matematiche dimensionali. 2. Cinematica di un corpo qualsiasi. Scelta di un sistema di riferimento. Grandezze vettoriali e scalari. Velocità ed accelerazione in una dimensione. Legge oraria per lo spazio e la velocità. Generalizzazione della legge oraria per un moto vario considerando termini successivi all’accelerazione. Moto in più dimensioni. Traiettoria. Moto lungo la traiettoria. Derivata del vettore posizione. Derivata del vettore velocità. Moto circolare e moto armonico. Cambiamento di sistemi di riferimento (accelerati/non accelerati). 3. Dinamica di un corpo puntiforme. Concetto di massa e di forza. Composizione delle forze (somma, differenza). Quantità di moto ed impulso. Principi della dinamica e loro applicazioni. Sistemi di riferimento inerziali e non. Accelerazione di Coriolis. Esempi di forze : forza peso, gravitazionale, elastica. Campi di forze conservativi. Tipi di attrito. Studio di processi oscillatori con e senza attrito. Oscillatore semplice, smorzato, forzato. 4. Aspetti energetici della dinamica di un corpo puntiforme. Definizione di lavoro e potenza. Teorema del lavoro e dell’energia cinetica. Energia potenziale. Zero di energia potenziale. Forze conservative : implicazioni energetiche. Conservazione dell’energia totale. Forze non conservative : ad esempio moto in presenza di attrito. 5. Sistemi di corpi materiali. Descrizione del moto di un sistema di corpi secondo il centro di massa. Forze interne ed esterne. Sistemi isolati. Momento di una forza rispetto ad un polo. Equazioni cardinali della dinamica. Principio di conservazione della quantità di moto. Principio di conservazione del momento della quantità di moto. Energia cinetica e potenziale per un sistema di corpi e condizioni di conservazione. Urti tra corpi. Urto centrale. Urto non centrale. 6. Influenza della forma di un corpo rigido sul suo moto. Definizione di corpo rigido come sistema di masse a distanza fissa. Cinematica di un corpo rigido. Traslazione e rotazione di un corpo rigido. Momento d’inerzia. Corpi in rotazione rispetto ad un polo fisso : pendolo composto. Corpi in rotazione rispetto ad un polo non fisso : giroscopio, bicicletta, ruota. Moto di un corpo libero nello spazio. Energie cinetica e potenziale per la traslazione e la rotazione di un corpo rigido. Moto di rotolamento. Statica. 7. Studio macroscopico di sistemi a molti corpi : termodinamica. Definizione di un gas come un insieme di molti corpi. Teoria cinetica dei gas. Determinazione delle grandezze macroscopiche di un gas (volume, pressione, temperatura) a partire dal comportamento microscopico medio dei singoli corpi. Esempi di grandezze termodinamiche (volume, pressione, temperatura) in sistemi dinamici a molti corpi diversi da quelli gassosi. Sistemi isolati, chiusi, aperti. 8. Termologia. Temperatura. Scale termometriche. Espansione di solidi e liquidi. Calore e calorimetria. Trasmissione del calore: convezione/conduzione/irraggiamento. 9. Primo Principio della termodinamica. Equilibrio termodinamico. Equazioni di stato. Trasformazioni. Lavoro meccanico e lavoro termodinamico. Trasformazioni cicliche. Calore ed energia. Energia interna. Primo principio della termodinamica. Calori specifici. 10. Secondo principio della termodinamica e le macchine termiche. Macchine termiche. Ciclo di Carnot. Secondo principio della termodinamica. Teorema di Carnot. Ciclo frigorifero. Ciclo di Otto. Ciclo Diesel. Entropia e disuguaglianza di Clausius. Entropia di sistemi isolati. Processi irreversibili. Entropia e temperatura come variabili di stati : spazi T-S. Interpretazione microscopica dell’entropia. Studio statistico di un sistema a molti corpi. Entropia di un gas perfetto. Entropia di espansione di un gas. Il terzo principio della termodinamica.

Lo studente deve conoscere la trigonometria e l'analisi matematica, con particolare riguardo alle derivate e agli integrali. Deve sapere cosa sia un differenziale. Deve conoscere le basi della geometria analitica, il concetto di base ortonormale, la differenza tra una grandezza scalare ed una vettoriale, il prodotto vettoriale e il prodotto scalare tra vettori. Questi ultimi concetti comunque saranno ripassati durante le lezioni

C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica I, Liguori Ed. D. Sette, A. Alippi, Lezioni di Fisica 1: Meccanica e Termodinamica, Ed. Masson

La frequenza non è obbligatoria anche se è caldamente consigliata per poter comprendere pienamente gli argomenti del programma. Durante le lezioni è fatto uno sforzo particolare per spiegare tutti i passaggi matematici necessari per lo svolgimento dell'argomento. Le lezioni sono divise in teoria (lunedì/mercoledì/venerdì), esercitazioni (giovedì) e tutoraggio (il giorno dipende dalla disponibilità delle aule).

Prova scritta e orale separate.

Il corso si tiene in presenza. Le informazioni generali sul corso sono pubblicate nel sito web del Dipartimento di Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria (SBAI) alla pagina del docente. Di anno in anno il docente attiverà anche una pagina GOOGLE CLASSROOM del corso a cui gli studenti dovranno registrarsi con l’indirizzo di posta elettronica istituzionale Sapienza. Sulla pagina del corso saranno pubblicate tutte le comunicazioni tra docente e allievi e il materiale didattico che durante le lezioni sarà prodotto (copia di quanto scritto o proiettato durante le lezioni ed eventuali registrazioni video). Il primo giorno di lezione a tutti i partecipanti sarà dato e spiegato il corso che sarà seguito e sarà consegnato il programma.