FISICA GENERALE 1_FULL_VERSION_GOLD_Il Box completo che ti aiuterà a preparare l'esame di Fisica 1 (meccanica e termodinamica) di tutte le facoltà scientifiche. Teoria, applicazioni, esercizi e concetti matematici introdotti in modo semplice e adatto a qualsiasi livello di partenza

Corso di Fisica Generale 1 per prepararsi al meglio all’esame universitario

Questo corso è il risultato di un lavoro durato numerosi mesi, durante i quali i contenuti, i collegamenti logici fra gli strumenti matematici e la descrizione dei fenomeni fisici e soprattutto l’approccio didattico sono stati continuamente affinati e riaggiustati in modo da arrivare a un risultato finale il più possibile fruibile e che sia in grado di fornire tutte le conoscenze e competenze richieste per il superamento dell’esame di Fisica Generale 1 caratteristico di diverse facoltà ad indirizzo STEM (Ingegneria, Fisica, Matematica, Statistica, Informatica, Chimica…).

Questo corso è, a tutti gli effetti, equivalente come profondità nell’approccio e come varietà di argomenti a un corso annuale di Fisica Generale 1, sia per quanto riguarda la meccanica sia per quanto riguarda la termodinamica.

Questo non è un ripasso rapido delle formule più importanti in vista dell’esame. Questo è un corso completo, in cui gli argomenti vengono introdotti in modo consistente e logico a partire da basi concettuali che si costruiscono in modo semplice e intuitivo.

I modelli della meccanica e della termodinamica nascono, così, in modo naturale e chiunque segua i video con attenzione può apprezzare il fascino della fisica classica e della sua natura intuitiva (ma che a volte riserva alcune affascinanti sorprese).

 

Cosa include questo corso:

  • 50 VIDEOLEZIONI sui principali argomenti di meccanica e termodinamica oggetto dell’esame di Fisica Generale 1;
  • 12 FORMULARI contenenti le relazioni più significative di ogni capitolo del corso;
  • 5 VIDEOLEZIONI dedicate agli strumenti matematici necessari;
  • 25 ESERCIZI SVOLTI in formato PDF.

Programma del corso

Meccanica

Argomenti introduttivi

  • strumenti matematici preliminari: derivate, integrali, equazioni differenziali;
  • metodo scientifico: esperimenti, modelli fisici, concetto di teoria fisica, limiti di validità di una teoria;
  • leggi fisiche: definizione, relazioni matematiche fra grandezze, esempi di leggi fisiche;
  • grandezze fisiche: il processo di misurazione, il concetto di misura di una grandezza fisica, misurazioni dirette, indirette e strumentali, definizioni operative di grandezze fisiche, concetto di unità di misura;
  • unità di misura: sistemi di unità di misura, unità di misura fondamentali e derivate, definizione delle tre unità di misura fondamentali del sistema internazionale (per la meccanica): il chilogrammo, il metro e il secondo;
  • errori di misura: errori sistematici e casuali, precisione e accuratezza di una misura, media e deviazione standard, la distribuzione di Gauss, errore standard, cifre significative.

Calcolo vettoriale

  • somma e differenza fra vettori: grandezze scalari e vettoriali, il vettore spostamento, modulo, direzione e verso, vettori liberi e vettori applicati, l’algebra vettoriale, uguaglianza fra vettori, somma e differenza fra vettori, prodotto di uno scalare per un vettore, versori, parte scalare di un vettore, scomposizione di un vettore, componenti di vettori;
  • prodotto scalare e vettoriale: prodotto scalare tra vettori, proprietà del prodotto scalare, prodotto vettoriale e regola della mano destra, proprietà del prodotto vettoriale;
  • approfondimento sui vettori: rappresentazione cartesiana ortogonale dei vettori, versori i, j e k, espressioni cartesiane delle operazioni fra vettori, derivate di vettori in forma cartesiana, momento di un vettore applicato, vettore posizione in coordinate cartesiane.

Cinematica

  • velocità e accelerazione: distinzione fra cinematica e dinamica, sistemi di riferimento, schema del punto materiale, equazione del moto, legge oraria, traiettoria, rappresentazione intrinseca della traiettoria, ascissa curvilinea s, concetto di velocità, unità di misura, vettore velocità, velocità media e istantanea, rappresentazione intrinseca della velocità, versore tangente, velocità scalare, espressione cartesiana della velocità, accelerazione media, accelerazione istantanea, espressione cartesiana dell’accelerazione, rappresentazione intrinseca dell’accelerazione, versore normale, componente normale e tangenziale dell’accelerazione;
  • moti rettilinei e circolari: classificazione dei moti elementari, moto uniforme, legge oraria del moto uniforme, calcolo dello spazio percorso, moto con accelerazione costante, spazio percorso nel moto accelerato, moti rettilinei (uniformi e accelerati), moto circolare, traiettoria nel moto circolare, accelerazione centripeta, velocità angolare, accelerazione angolare, periodicità del moto circolare uniforme, frequenza, periodo e pulsazione;
  • moto parabolico: moto con accelerazione costante, accelerazione di gravità, composizione di due moti rettilinei, altezza massi, tempo di volo, gittata;
  • moto armonico: legge oraria del moto armonico, ampiezza e fase, velocità e accelerazione nel moto armonico, grafici di velocità e accelerazione, relazione fra l’ampiezza, la fase e le condizioni iniziali, equazione differenziale del moto armonico, 
  • moti relativi: leggi di trasformazione di velocità e accelerazione, velocità di trascinamento, moto di rototraslazione, accelerazione di trascinamento, accelerazione di Coriolis, traslazione rettilinea, trasformazioni di Galileo, legge di composizione classica delle velocità, invarianza dell’accelerazione per trasformazioni di Galileo.

Dinamica dei punti materiali

  • forze: interazione di un sistema con l’ambiente, condizioni iniziali di moto, forze a contatto, forze a distanza, effetti di una forza, definizione operativa di forza, unità di misura, corrispondenza tra forze e vettori, principio di sovrapposizione, dinamometro;
  • principi della dinamica: concetto di sistema di riferimento inerziale, concetto di corpo isolato (o libero), primo principio della dinamica, cambiamento del moto di un corpo in seguito all’applicazione di una forza, secondo principio della dinamica, forza peso, terzo principio della dinamica;
  • quantità di moto e momento angolare: definizione di quantità di moto di un punto materiale, espressione primo principio della dinamica mediante la quantità di moto, derivata della quantità di moto e secondo principio della dinamica espresso mediante la derivata della quantità di moto, impulso di una forza, teorema dell’impulso, definizione di momento angolare (o momento della quantità di moto), derivata del momento angolare, relazione tra derivata del momento angolare e momento risultante delle forze agenti, teorema del momento dell’impulso;
  • forza elastica: concetto di molla ideale, legge di Hooke, moto armonico di un oggetto collegato a una molla e sui legge oraria;
  • pendolo semplice: concetto di pendolo semplice, studio del moto di tale sistema, equazione differenziale del pendolo semplice e soluzione approssimata, calcolo del periodo del pendolo semplice;
  • forza di attrito: attrito radente, attrito statico, coefficiente di attrito statico, descrizione microscopica dell’attrito statico, espressione matematica per l’attrito statico, attrito dinamico e sua espressione matematica, caso di piano inclinato e relazione tra la direzione della forza di attrito e la direzione della velocità, attrito viscoso, espressione generale di una forza che dipende dalla velocità, studio del moto di un oggetto soggetto alla forza di gravità e alla forza di attrito viscoso, soluzione dell’equazione differenziale lineare non omogenea, rappresentazione grafica della soluzione, velocità limite;
  • dinamica nei sistemi non inerziali: secondo principio della dinamica in sistemi non inerziali, forze inerziali (o apparenti), dinamica in un treno accelerato, non equivalenza dei sistemi non inerziali, dinamica in un ascensore accelerato, assenza di peso, dinamica su una piattaforma rotante, forza centrifuga, forza di Coriolis, sistema di riferimento terrestre.

Lavoro ed energia

  • lavoro di una forza: definizione di lavoro di una forza lungo uno spostamento, unità di misura, lavoro motore, lavoro resistente, lavoro elementare (o infinitesimo), espressione del lavoro totale, interpretazione grafica del lavoro di una forza, concetto di potenza e sua unità di misura, legame fra potenza e lavoro elementare;
  • energia cinetica: legame tra lavoro ed espressioni intrinseche di velocità e accelerazione, lavoro elementare come variazione infinitesima dell’energia cinetica, definizione di energia cinetica, teorema delle forze vive (anche nel caso di forze inerziali);
  • energia potenziale: forze conservative, definizione di energia potenziale, legame tra lavoro elementare e variazione infinitesima dell’energia potenziale, legame tra forza e gradiente dell’energia potenziale, rotore di una forza, condizioni necessarie e sufficienti affinché un campo di forze sia conservativo, esempi di campi di forze conservativi, energia potenziale gravitazionale (per campi uniformi), energia potenziale elastica, energia potenziale per campi di forze centrali a simmetria sferica, energia potenziale per la forza centrifuga;
  • conservazione dell’energia: definizione di energia meccanica, legame fra lavoro elementare, variazione infinitesima dell’energia cinetica e variazione infinitesima dell’energia potenziale, variazione infinitesima dell’energia meccanica nel caso in cui siano presenti forze non conservative, conservazione dell’energia meccanica in campi di forze conservative, trasformazione dell’energia e principio di conservazione dell’energia (non solo meccanica).

Dinamica dei sistemi di punti materiali

  • centro di massa: sistemi discreti, definizione della posizione del centro di massa, proprietà distributiva del centro di massa, estensione ai sistemi continui, densità media, densità locale, centro di massa per sistemi a densità uniforme;
  • quantità di moto e momento angolare dei sistemi: quantità di moto di un sistema di punti materiali, estensione al caso di sistemi continui, legame tra quantità di moto di un sistema e velocità del centro di massa, primo teorema del centro di massa, legame fra variazione del centro di massa di un sistema e forze esterne, espressione analoga al secondo principio della dinamica per sistemi di punti materiali, secondo teorema del centro di massa, conservazione della quantità di moto per sistemi isolati, momento angolare di un sistema di punti materiali, estensione al caso di sistemi continui, legame tra derivata del momento angolare di un sistema e momento risultante di tutte le forze esterne, terzo teorema del centro di massa, equazioni cardinali della meccanica, numero di gradi di libertà di un sistema fisico, terzo principio della dinamica a partire dalle equazioni cardinali per sistemi isolati;
  • energia dei sistemi: sistema di riferimento con origine nel centro di massa, teorema di König per l’energia cinetica e per il momento angolare, lavoro elementare su un sistema di punti materiali, energia potenziale interna, energia meccanica totale di un sistema, energia propria;
  • sistemi di due corpi:

Dinamica dei corpi rigidi

  • momento di inerzia: gradi di libertà di un sistema rigido, cinematica dei sistemi rigidi, motri traslatori, moti rotatori con asse fisso, moti rotatori con asse variabile, momento di inerzia, momento angolare di un corpo rigido, teorema di Huygens-Steiner;
  • corpi rigidi con asse fisso: equazione del moto, relazione fra momento assiale e velocità angolare, assi di simmetria, pendolo fisico, sistema con carrucola, conservazione del momento angolare assiale;
  • energia dei corpi rigidi: energia cinetica di un sistema rigido, legame fra energia cinetica, velocità angolare e momento di inerzia, lavoro delle forze agenti sui sistemi rigidi, relazione fra lavoro elementare e momento assiale, energia meccanica di un sistema rigido, asstrito volvente;
  • stabilità dei corpi rigidi: equazioni fondamentali della statica dei sistemi rigidi, leva di primo genere, sistemi di travi e fulcri, equilibrio di un’asta orizzontale, equilibrio di una scala a pioli.

Gravitazione classica

  • legge di gravitazione: analogia fra moto di un grave sulla superficie terrestre e moto della Luna attorno alla Terra, espressione del modulo della forza gravitazionale fra due masse puntiformi, costante di gravitazione, espressione vettoriale della legge di gravitazione, espressione integrale della forza gravitazionale fra due corpi estesi;
  • orbite in un campo gravitazionale: campi centrali a simmetria sferica, costanti del moto, energia potenziale efficace, moto possibile nel caso in cui il momento angolare sia nullo, moti possibili con momento angolare non nullo (orbite circolari, ellittiche, paraboliche e iperboliche);
  • leggi di Keplero: prima legge di Keplero, equazione di una conica in coordinate polari, eccentricità e fuochi, seconda legge di Keplero, costanza della velocità aerolare, terza legge di Keplero per orbite ellittiche;
  • l’accelerazione di gravità: effetti non inerziali, effetti di marea.

Meccanica dei fluidi

  • statica dei fluidi: sistemi fluidi, gradi di libertà, densità di un fluido, pressione di un fluido, equazione della statica, legge di Stevino, pressione atmosferica, legge di Archimede;
  • dinamica dei fluidi: descrizione euleriana, moto stazionario, conservazione della massa, equazione di continuità, portata, teorema di Bernoulli, tubo di Venturi.

Termodinamica

Sistemi termodinamici

  • principio zero della termodinamica: approccio statistico e approccio termodinamico, sistemi termodinamici aperti, chiusi e isolati, coordinate termodinamiche, pressione esterna, pressione di un gas, grandezze intensive ed estensive, sistemi idrostatici, stati termodinamici, principio zero, temperatura di un sistema, scala Kelvin e scala Celsius, punto triplo dell’acqua, termometri;
  • trasformazioni termodinamiche: trasformazioni reversibili e irreversibili, trasformazioni quasi-statiche, trasformazioni isocore, isobare e isoterme, termostati;
  • equazione di stato dei gas: legge di Boyle, legge di Gay-Lussac, numero di Avogadro, equazione di stato del gas perfetto, costante universale dei gas, costante di Boltzmann, gas reali, sviluppo del viriale, equazione di van der Waals;
  • lavoro termodinamico: lavoro svolto dal sistema sull’ambiente, convenzione sui segni, espressione del lavoro elementare, lavoro termodinamico per trasformazioni quasi-statiche, ciclo termodinamico, lavoro dei gas ideali (a pressione costante, a volume costante e a temperatura costante).

Primo principio della termodinamica

  • calore e primo principio: energia interna di un sistema termodinamico, funzioni di stato, lavoro adiabatico, calore, espressione del primo principio della termodinamica, trasformazioni cicliche, concetto di caloria, entalpia;
  • trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento, legge di Fourier, conducibilità termica, effetto termoelettrico;
  • capacità termica: definizione di capacità termica, calore specifico e calore molare, espressione della temperatura di equilibrio mediante le capacità termiche, espressione del calore infinitesimo scambiato con un gas perfetto emediante il calore molare a volume costante e a pressione costante.

Secondo principio della termodinamica

  • enunciati del secondo principio: trasformazione di calore in lavoro, enunciato di Kelvin Planck e enunciato di Clausius del secondo principio della termodinamica, macchine termiche, rendimento di una macchina termica, macchina frigorifera e coefficiente di prestazione, equivalenza dei due enunciati;
  • teorema di Carnot: macchine reversibili e ciclo di Carnot, rendimento del ciclo di Carnot e teorema di Carnot, macchine reversibili a gas perfetto e terzo principio della termodinamica, espressione del rendimento delle macchine di Carnot mediante le temperature dei due serbatoi;
  • entropia: teorema di Clausius, definizione di entropia, variazione di entropia per un sistema termicamente isolato, principio di aumento dell’entropia, relazione fra entropia e irreversibilità di una trasformazione, secondo principio della termodinamica espresso mediante l’entropia, degradazione dell’energia disponibile in un sistema isolato.

INTRODUZIONE

1
Premesse
5 min
2
Videolezione sul METODO SCIENTIFICO
11 min
3
Videolezione sulle LEGGI FISICHE
12 min
4
Videolezione sulle GRANDEZZE FISICHE
16 min
5
Videolezione sulle UNITÀ DI MISURA
12 min
6
Videolezione sugli ERRORI DI MISURA
28 min
7
Formulario sugli errori di misura

CALCOLO VETTORIALE

1
Videolezione sulla SOMMA E DIFFERENZA TRA VETTORI
32 min
2
Videolezione sul PRODOTTO SCALARE E VETTORIALE
20 min
3
Videolezione su alcuni APPROFONDIMENTI SUI VETTORI
25 min
4
Formulario sul calcolo vettoriale
5
Esercizi svolti sul calcolo vettoriale

CINEMATICA

1
Videolezione su VELOCITÀ E ACCELERAZIONE
40 min
2
Videolezione sui MOTI RETTILINEI E CIRCOLARI
48 min
3
Videolezione sul MOTO PARABOLICO
15 min
4
Videolezione sul MOTO ARMONICO
17 min
5
Videolezione sui MOTI RELATIVI
21 min
6
Formulario sulla cinematica
7
Esercizi svolti sulla cinematica

DINAMICA DEI PUNTI MATERIALI

1
Videolezione sulle FORZE
13 min
2
Videolezione sui PRINCIPI DELLA DINAMICA
22 min
3
Videolezione su QUANTITÀ DI MOTO E MOMENTO ANGOLARE
19 min
4
Videolezione sulla FORZA ELASTICA
14 min
5
Videolezione sul PENDOLO SEMPLICE
16 min
6
Videolezione sulla FORZA DI ATTRITO
31 min
7
Videolezione sulla DINAMICA NEI SISTEMI NON INERZIALI
32 min
8
Formulario sulla dinamica dei punti materiali
9
Esercizi svolti sulla dinamica dei punti materiali

ENERGIA E LAVORO

1
Videolezione sul LAVORO DI UNA FORZA
20 min
2
Videolezione sull’ENERGIA CINETICA
13 min
3
Videolezione sull’ENERGIA POTENZIALE
29 min
4
Videolezione sulla CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA
14 min
5
Formulario su energia e lavoro
6
Esercizi svolti su energia e lavoro

DINAMICA DEI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI

1
Videolezione sul CENTRO DI MASSA
23 min
2
Videolezione su QUANTITÀ DI MOTO E MOMENTO ANGOLARE DEI SISTEMI
37 min
3
Videolezione sull’ENERGIA DEI SISTEMI
25 min
4
Videolezione sui SISTEMI DI DUE CORPI
14 min
5
Formulario sulla dinamica dei sistemi di punti materiali
6
Esercizi svolti sulla dinamica dei sistemi di punti materiali

DINAMICA DEI CORPI RIGIDI

1
Videolezione sul MOMENTO DI INERZIA
40 min
2
Videolezione sui CORPI RIGIDI CON ASSE FISSO
30 min
3
Videolezione sull’ENERGIA DEI CORPI RIGIDI
23 min
4
Formulario sulla dinamica dei corpi rigidi
5
Esercizi svolti sulla dinamica dei corpi rigidi

GRAVITAZIONE CLASSICA

1
Videolezione sulla LEGGE DI GRAVITAZIONE
39 min
2
Videolezione sulle ORBITE IN UN CAMPO GRAVITAZIONALE
51 min
3
Formulario sulla gravitazione classica
4
Esercizi svolti sulla gravitazione classica

MECCANICA DEI FLUIDI

1
Videolezione sulla STATICA DEI FLUIDI
27 min
2
Videolezione sulla DINAMICA DEI FLUIDI
19 min
3
Formulario sulla meccanica dei fluidi
4
Esercizi svolti sulla meccanica dei fluidi

SISTEMI TERMODINAMICI

1
Videolezione sul PRINCIPIO ZERO DELLA TERMODINAMICA
32 min
2
Videolezione sulle TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE
13 min
3
Videolezione sull’EQUAZIONE DI STATO DEI GAS
17 min
4
Videolezione sul LAVORO TERMODINAMICO
10 min
5
Formulario sui sistemi termodinamici
6
Esercizi svolti sui sistemi termodinamici

PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

1
Videolezione su CALORE E PRIMO PRINCIPIO
16 min
2
Videolezione sulla TRASMISSIONE DEL CALORE
12 min
3
Videolezione sulla CAPACITÀ TERMICA
17 min
4
Formulario sul primo principio della termodinamica
5
Esercizi svolti sul primo principio della termodinamica

SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

1
Videolezione sugli ENUNCIATI DEL SECONDO PRINCIPIO
26 min
2
Videolezione sul TEOREMA DI CARNOT
17 min
3
Videolezione sull’ENTROPIA
19 min
4
Formulario sul secondo principio della termodinamica
5
Esercizi svolti sul secondo principio della termodinamica

Questa sezione al momento non è attiva

aggiungi alla lista dei desideri
iscritti: 7 studenti
durata: 25 ore
lezioni: 69
livello: università