D1 – Conoscenza e capacità di comprensione. Lo studente, al termine del corso, dovrà possedere una solida conoscenza dei principi fondamentali della meccanica classica e del formalismo matematico necessario ad esprimerli.

D2 – Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Lo studente dovrà acquisire una adeguata metodologia per la risoluzione dei problemi di meccanica.

D3 – Autonomia di giudizio. Lo studente dovrà sviluppare il proprio intuito fisico, acquisendo la capacità di valutare criticamente gli aspetti rilevanti di uno specifico fenomeno fisico.

D4 – Abilità comunicative. Lo studente dovrà essere in grado di esprimere in modo chiaro ed appropriato le conoscenze acquisite, utilizzando un linguaggio fisico rigoroso.

D5 – Capacità di apprendimento Alla fine del corso lo studente avrà sviluppato la capacità di consultare autonomamente un testo di fisica generale e di cogliere gli aspetti rilevanti di un problema di meccanica.

Trigonometria. Fondamenti del calcolo differenziale e integrale.

Grandezze fisiche e loro misura. Calcolo vettoriale. Cinematica del punto materiale. Dinamica del punto materiale. Lavoro ed energia. Dinamica dei sistemi. Dinamica del corpo rigido. Gravitazione. Oscillazioni e onde. Relatività Speciale.

Testo principale:
D. Kleppner, R. Kolenkow, An introduction to classical mechanics, 2nd
edition, Cambridge University Press, 2014
Altri testi:
R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, La fisica di Feynman. Ediz.
bilingue. Vol. 1: Meccanica, radiazioni, calore. Zanichelli, 2007
J. Walker, D. Halliday, R. Resnick Fundamentals of physics - 10th edition, John Wiley & Sons, 2014

I - INTRODUZIONE ALLA FISICA. Metodo scientifico, fisica sperimentale, fisica teorica, fisica matematica, processo di misura, errori di misura, grandezze fisiche, propagazione degli errori, cifre significative, ordini di grandezza.

II - GEOMETRIA E CINEMATICA. Proprietà dello spazio fisico, sistemi di coordinate, scalari, vettori, tensori, operazioni con i vettori, rappresentazione cartesiana dei vettori, vettore posizione, vettore spostamento, scala dei tempi, cinematica in una dimensione, velocità, accelerazione, soluzione formale dell'equazioni della cinematica.

III - LEGGI DI NEWTON. Relatività galileiana, forza, prima legge di Newton, seconda legge di Newton, massa inerziale, quantità di moto, terza Legge di Newton, pseudo-forze, sistemi di riferimento inerziali.

IV - FORZE ED EQUAZIONI DEL MOTO. Interazioni fondamentali, forza di Coulomb, forza di Lorentz, gravità Newtoniana, massa gravitazionale, principio di equivalenza, ascensore di Einstein, forze di contatto, forze molecolari, legge di Hooke, viscosità, legge di Stokes.

V - QUANTITÀ DI MOTO. Sistemi a più corpi, centro di massa, conservazione della quantità di moto, coordinate del centro di massa, sistemi a due corpi, moto a massa variabile, equazione della propulsione a razzo, urti elastici e anelastici.

VI – ENERGIA. Teorema delle forze vive, energia cinetica, energia potenziale, conservazione dell’energia meccanica, potenza, forze conservative, lavoro di una forza centrale, energia potenziale gravitazionale, diagrammi energia-distanza.

VII - MOMENTO ANGOLARE E MOTO ROTATORIO. Momento angolare, assi fissi, corpo rigido, momento d’inerzia, teorema degli assi paralleli, momento torcente, accelerazione angolare, spin e momento angolare orbitale, teorema delle forze vive e moto rotazionale, corpi non rigidi e non simmetrici.

VIII - MOTO IN UN CAMPO DI FORZE CENTRALI. Leggi di Keplero, problema a due corpi, massa ridotta, equazioni del moto in coordinate polari piane, potenziale efficace, classificazione delle coniche in coordinate polari piane, eccentricità, moto planetario, orbite geosincrone e geostazionarie.

IX - OSCILLATORE ARMONICO. Oscillatore armonico semplice, oscillatore armonico smorzato, campo complesso, smorzamento debole, fattore di qualità, sovra-smorzamento, smorzamento critico, oscillatore smorzato forzato, soluzione stazionaria, risonanza, transiente.

X - ONDE IN MEZZI ELASTICI. Onde trasversali in una dimensione, principio di sovrapposizione, velocità di fase, equazione delle onde, potenza e intensità, interferenza, onde stazionarie, armoniche e risonanze, interferenza.

XI – ONDE ACUSTICHE ED ELETTROMAGNETICHE. Velocità del suono, battimenti, effetto Doppler, boom sonico, numero di Mach, spettro delle onde elettromagnetiche, esperimento di Fizeau, esperimento di Young, esperimento di Michelson-Morley.

XII - RELATIVITÀ SPECIALE. Trasformazioni di Lorentz, principio di relatività, costanza della velocità della luce, addizione di velocità, paradosso dei gemelli, dinamica relativistica, teorema delle forze vive relativistico, equivalenza massa-energia, effetto Doppler relativistico, gruppo di Lorentz, intervalli spaziotemporali, quadrivettori, spostamento verso il rosso gravitazionale, esperimento di Pound-Rebka, esperimento di Hafele-Keating.

Lezioni ed esercitazioni.

Eventuali variazioni rispetto quanto descritto nel presente syllabus saranno annunciate tempestivamente tramite e-mail e Microsoft Teams.

L'esame consiste in una prova scritta suddivisa in due parti: la prima parte comprende domande di verifica (a risposta aperta e/o a risposta multipla) sul contenuto del corso, mentre la seconda parte consiste in esercizi applicativi simili a quelli svolti durante le esercitazioni. Le domande a risposta multipla vengono valutate in base alla correttezza delle risposte fornite, con un punteggio assegnato per ogni risposta esatta e senza penalizzazioni per le risposte errate. Ogni esercizio e ogni domanda aperta vengono valutati secondo criteri di chiarezza e correttezza su una scala a quattro livelli: esemplare, buono, sufficiente e insufficiente. Per superare l'esame con un voto pari o superiore a 18/30, è necessario raggiungere un punteggio minimo del 60% in entrambe le parti singolarmente. Il punteggio complessivo di domande ed esercizi è superiore a 30 punti. Per la votazione massima di 30 e lode è necessario il parere favorevole della commissione. Ulteriori dettagli riguardanti i criteri di valutazione e l'attribuzione di bonus di punteggio saranno resi noti all’inizio del corso.