UNIVERSITA’ DI CATANIA PROGRAMMA DI FONDAMENTI DI FISICA I ANNO ACCADEMICO 2006/2007 - Scuola di specializzazione SISSIS Docente: Prof. Vincenzo BELLINI IL METODO SCIENTIFICO I sistemi fisici e i fenomeni fisici. - Definizione operativa delle grandezze fisiche. - Sistemi di riferimento e sistemi di coordinate. – Cenni sul significato delle leggi fisiche ed implicazioni epistemologiche delle teorie fisiche.
LA MECCANICA CLASSICA E RELATIVISTICA Le leggi della dinamica classica. - Forza e sua misura. - Lavoro di una forza. - Teorema dell’energia cinetica. – Il sistema massa-molla. - Composizione delle forze. – Statica del punto materiale e del corpo rigido.- Macchine semplici.- Equazioni del moto. – Moto armonico. Principi di conservazione. - Conservazione della quantità di moto per un sistema di punti materiali. - Centro di massa di un sistema di punti materiali. - Moto del centro di massa – Urti – La scoperta del neutrone - Momento angolare di un punto e di un sistema di punti materiali. - Campo di forze conservative. - Energia potenziale. - Conservazione dell’energia meccanica. - Energia, quantità di moto e momento angolare come integrali primi delle equazioni del moto. – La forza gravitazionale. - Il problema dei due corpi – Le leggi di Keplero - La relatività ristretta. - Il problema della simultaneità tra due eventi. - La misura di lunghezza di un corpo in moto. - La misura dell’intervallo di tempo tra due eventi in un sistema in movimento. - Le trasformazioni di Lorentz. -
MECCANICA DEI SISTEMI A MOLTI CORPI E TERMODINAMICA Statica dei fluidi. – Idrodinamica. – Trinomio di Bernoulli - Conservazione dell’energia nei sistemi di molte particelle. – Onde elastiche: propagazione, riflessione e rifrazione. –Termometria Misura della quantità di calore scambiato. – Calorimetri. - Lavoro nelle trasformazioni termodinamiche. - Sistemi termodinamici e loro trasformazioni. - Esempi di trasformazioni reversibili: isoterme, isobare, isocore, adiabatiche. -Trasformazioni reversibili e irreversibili. Calore specifico di una sostanza in una data trasformazione. - Primo principio della termodinamica. - Relazione tra calore, lavoro ed energia interna. - Calori specifici dei gas perfetti. - Calori specifici dei solidi. - Andamento dei calori specifici con la temperatura. - Relazione tra calori specifici ed energia interna dei gas perfetti. – Teoria cinetica dei gas - Gas reali – Equazione di van der Waals- Il ciclo di Carnot.- Rendimento di una macchina termica reale. – Il senso delle trasformazioni termodinamiche reali. - Enunciati del secondo principio della termodinamica. - La funzione entropia. - La diseguaglianza di Clausius. - Lo stato di equilibrio di un sistema come stato di massima entropia. – Cenni sui potenziali termodinamici - Elementi di meccanica statistica. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann.
ELEMENTI DI FISICA MODERNA La crisi della Fisica classica e la nascita della meccanica quantistica : il corpo nero – Esperienza di Rutherford: il concetto di nucleo atomico. – Dualismo onda-particella per i sistemi materiali L’atomo di Bohr –– Effetto fotoelettrico – Effetto Compton . Produzione di coppie e+-e-.
NOTA METODOLOGICA Gli argomenti sono trattati ad un livello di accessibilità anche da parte di studenti della scuola secondaria italiana. Non sono comunque scoraggiati approfondimenti tematici mirati da parte dei
singoli specializzandi insegnanti, che devono essere di oggetto di apposita relazione scritta, da considerare ai fini della valutazione finale.
TESTI CONSIGLIATI 1) D. ROLLER, R. BLUM Fisica, vol. 1°, Meccanica, Onde, Termodinamica. Zanichelli (Bologna)
2) R.A. SERWAY Fisica, vol. 1° (S.E.S., Napoli) 3) D. HALLIDAY – R. RESNICK Fisica Generale, vol. I. (Casa editrice Ambrosiana, Milano)
TESTI FACOLTATIVI IN SOSTITUZIONE 1) La Fisica di BERKELEY vol. 1, vol. 3, vol. 5 (Ediz. Zanichelli Bologna) 2) M.V. ZEMANSKI Calore e Termodinamica (Ediz. Zanichelli Bologna)
