Registro

Orario e luogo delle lezioni

 

Le lezioni cominciano il 19 settembre.

Mercoledì ore 8:15-11:15 (3 ore), aula 009 Morgagni.
Giovedì ore 14:00-17:00 (3 ore), aula 103 Morgagni.

 

Le prime lezioni saranno tenute con tutta probabilità dal Professor Frosali nelle aule 001 e 004.
Alcune lezioni durante l'anno potranno essere tenute dal Professor Vittorio Di Giorgi-Campedelli.

Le lezioni sono terminate il 20 dicembre 2012.

Ricevimento


Presso il Dipartimento di Matematica Applicata "G. Sansone" (Via S.Marta 3, Firenze), stanza  306

E' consigliabile annunciarsi durante la lezione, per telefono, o per email se non possibile altrimenti.

 

Appelli d’esame

Come funziona l'esame: Ci sono tre sessioni: Gennaio-Febbraio, Giugno -Luglio, Settembre. 

Il punteggio dello scritto mi serve per stabilire se lo studente è ammesso o no, ma ha importanza relativa.

Lo studente che passa uno scritto non e' tenuto a dare l'orale relativo allo stesso scritto, ma deve dare l'orale all'interno della stessa sessione dello scritto che ha passato, pena la perdita dello scritto.

Lo studente che non passi l'orale dovrà ridare lo scritto. E' consentito ridarlo anche all'interno della stessa sessione.

Le date di orale presenti nel sito per la registrazione non fanno testo: la data effettiva e il luogo dell'orale verranno decisi durante lo scritto corrispondente assieme agli studenti e pubblicate qui sotto. A parte rare eccezioni, faremo gli orali nel mio studio a S. Marta o in qualche auletta vicina. L'orale e' fissato a pochi giorni dallo scritto, salvo miei impedimenti, per spingervi a non studiare "gli esercizi" separatamente dalla teoria. 

Lo studente che passi lo scritto deve registrarsi all'orale che intende sostenere. Non occorre inviare email di rinuncia qualora ci si sia registrati ma non ci si presenti all'orale.

E' indispensabile registrarsi a "Meccanica Razionale M-Z" sia per lo scritto che per l'orale! 

Norme dello scritto: non è possibile andare in bagno durante lo scritto. E' possibile consultare il libro e appunti ma non tabelle di momenti d'inerzia. A meno che non sia comunicato il contrario, non è detto che i risultati degli esercizi siano numericamente semplici.

 

DATA

ORA

AULA

note

I APPELLO

 9 gennaio, mercoledì

 9:30 Morgagni, 103

scritto


orale

II APPELLO

  6 febbraio, mercoledì

 9:30 Morgagni, 101

scritto


orale

III APPELLO

21 febbraio, giovedì

 9:30 Morgagni, 002

scritto

orale

IV APPELLO

 11 giugno, martedì

9:30

 Morgagni, 002

scritto



orale

V APPELLO

 26 giugno, mercoledì

9:30

 Morgagni, 002

scritto



orale

VI APPELLO

 10 luglio, mercoledì 

9:30

Morgagni, 121

scritto



orale

VII APPELLO

 10 settembre, martedì 

15:00

S. Marta, 002 

scritto




orale

 

 Risultati I appello      Testo esame

 Risultati II appello      Correzione

Risultati III appello

Risultati IV appello   Correzione

Risultati V appello   Correzione

Risultati VI appello

Risultati VII appello

Studenti verbalizzati per appello: 9,14,0,7,11,4. Totale: 45.

 


Testi consigliati

In libreria trovate il libro di testo nato dalle dispense di Frosali.

Frosali, Minguzzi: Meccanica Razionale per l'Ingegneria, Esculapio 2011

Nelle mie pagine web relative agli anni precedenti potete trovare dei testi d'esame con soluzione. Tenete presenti anche gli esercizi che si trovano nella pagina del  Professor Canarutto. Anche se mancano quelli su base e rulletta possono risultare utili. E' probabile che un esercizio d'esame sia su un problema lagrangiano in cui occorre risolvere qualche preliminare problema di geometria delle masse per poter scrivere l'energia cinetica. Analogamente può essere necessario determinare un centro istantaneo di rotazione per calcolare l'energia cinetica. Altri problemi possono essere di statica o ancora lagrangiani in cui si chiede se un certo carico di rottura è superato o un certo vincolo di attrito possa essere violato (in questo caso risolvere il problema lagrangiano, dal moto risalire alle forze e verificare se la condizione sulle forze e' soddisfatta).

Per la teoria delle viti potete consultare il mio recente lavoro "A geometrical introduction to screw theory" (in inglese) http://arxiv.org/abs/1201.4497


I testi degli esami di alcuni anni fa (qui ce ne sono altri esami2 ). Ci possono essere significativi cambiamenti nella struttura dell'esame.

Ci sono ottimi libri di fisica I su cui ripassare e fare esercizi, alcuni sono

Rosati, Fisica I, Casa Editrice ambrosiana 1994


oppure 

Sivuchin, Corso di Fisica Generale vol. I, Edizioni MIR, Mosca, 1986

(bellissimo libro ma fuori stampa, se trovate una copia siete fortunati), o a livello ancora più elementare (utile per cominciare ma insufficiente per una preparazione universitaria)  

Halliday, Resnik e Walker, Fondamenti di Fisica, Meccanica e termologia, Casa Editrice ambrosiana 2006

Lo studio del corpo rigido segue le linee delle dispense di Frosali e un riferimento classico è 

Goldstein Meccanica Classica Zanichelli 1991. 

Le dispense di Frosali si ispirano al testo

A. Fasano, V. de Rienzo e A. Messina, Corso di Meccanica Razionale Laterza 1989

veramente ottimo specie per la parte su  rigata fissa e rigata mobile e poligono funiculare.

 

Programma (aggiornato, vedi anche il registro più sopra)

TEORIA DEI MOMENTI
Campo dei momenti meccanici.  Variazione del momento al variare del centro di riduzione. Coppia di vettori. Invariante scalare e vettoriale. Esistenza dell'asse centrale.  Sistemi equivalenti di forze, sistemi equilibrati. Teorema di Varignon. Esempi di riduzione di sistemi di vettori nel piano.  L'invariante vettoriale nullo: sistemi di vettori applicati concorrenti, paralleli, complanari. Il centro delle forze parallele.  Asse centrale per  vettori paralleli. 

CINEMATICA DEI SISTEMI RIGIDI.
Definizione di sistema rigido. Gradi di libertà. Sistemi di riferimento fisso e solidale. Angoli di Eulero. Trasformazioni rigide. Trasformazioni lineari speciali ortogonali. Richiami sulle matrici ortogonali. Trasformazione del piano in sé. Rotazione del piano e matrice di rotazione. Relazione tra prodotto vettoriale e matrici antisimmetriche. Teorema di Poisson. Esistenza e unicità della velocità angolare. Relazione tra velocità angolare e angolo di rotazione nel caso piano.  Campo delle velocità di un corpo rigido: formula fondamentale del corpo rigido.  Esistenza dell'asse istantaneo di moto. Invariante scalare. 

TEORIA DELLE VITI
Risultante della vite, asse della vite, invariante scalare e vettoriale. Esempi di viti. Composizione di moti rigidi con la teoria delle viti. Addittività delle velocità angolari. Prodotto scalare tra viti e sue applicazioni.

CINEMATICA DEI SISTEMI RIGIDI II
Rigata fissa, rigata mobile e ricostruzione del moto.  Moti rigidi particolari: traslazioni, rotazioni, precessioni.  Moto piano e centro istantaneo di moto, base e rulletta. Teorema di Chasles. Determinazione del centro istantaneo conoscendo la velocità di un punto e la velocità angolare. Sistemi rigidi liberi.  Equazioni di Eulero e teorema della racchetta da tennis. Descrizione di Poinsot del moto libero con l'ellissoide di inerzia. Sistemi di riferimento in moto relativo: velocità relativa, accelerazione relativa, centripeta e di Coriolis. Velocità e accelerazione di trascinamento. 


TEOREMI GENERALI SUI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI.
Il prodotto vettoriale. Le leggi di Newton. Azione e reazione, forze interne ed esterne. Prima equazione cardinale. Centro di massa e suo comportamento nella combinazione di più corpi.  Teorema del moto del centro di massa. Lavoro. Teorema delle forze vive o dell'energia cinetica in tre versioni: del punto materiale; del sistema di punti con solo le forze esterne applicate al centro di massa; del sistema di punti considerando tutte le forze. Lavoro nullo delle forze interne nei corpi rigidi, forze di attrito. Integrale sul cammino e forze conservative. Gradiente, rotore e divergenza. Teorema del circuito chiuso, di Stokes e della divergenza. Campi irrotazionali, singolarità e gradiente. Conservazione dell'energia meccanica. Energia cinetica e potenziale. Esempi di forze conservative: molla e gravità. Teorema di Koenig dell'energia cinetica. Momento angolare, e seconda equazione cardinare rispetto a un polo mobile. Caso del centro di massa. Equivalenza del momento angolare rispetto al polo del centro di massa e nel riferimento del centro di massa. Teorema di Koenig del momento angolare. Rotolamento con scivolamento e conservazione del momento angolare rispetto al punto di contatto. La condizione di rotolamento puro. 

GEOMETRIA E CINEMATICA DELLE MASSE.
Introduzione alla geometria delle masse. La matrice dei momenti d'inerzia e sua interpretazione come applicazione lineare. Lagame tra velocità angolare e momento angolare. L'energia cinetica e la velocità angolare in particolare per i corpi rigidi.  Teorema di Huygens-Steiner (o del trasporto) nella formulazione matriciale . Espressione del momento d'inerzia rispetto ad una retta generica. Assi principali di inerzia, momenti principali d'inerzia e diagonalizzazione della matrice d'inerzia (teorema spettrale). Invarianti del tensore d'inerzia. Sistemi piani, proprietà notevole. Costruzione dell'ellissoide di inerzia. Calcolo grafico dei momenti d'inerzia assiali con l'ellisoide d'inerzia.  Uso delle simmetrie per la determinazione degli assi principali e della matrice d'inerzia. Proprietà di stazionarietà degli assi principali. Esercizi con masse negative.

STATICA
Le equazioni cardinali della statica. Il poligono funicolare e significato della sua chiusura. Risoluzione di alcuni problemi con il poligono funicolare. Teorema delle due e delle tre forze. Sistema labile, isostatico e iperstatico. Esempi di vincoli. Sistema a tre cerniere con uno o entrambi gli archi carichi (principio di sovrapposizione). Metodo delle sezioni nelle travature reticolari. Cenno al metodo dei nodi. Principio dei lavori virtuali e suo uso per la determinazione delle forze. Esempi.

IL FORMALISMO LAGRANGIANO.
Lo spazio delle configurazioni e le coordinate generalizzate. I vincoli olonomi e anolonomi. Il principio dei lavori virtuali, e il principio di d'Alembert. Le equazioni di Lagrange, con o senza forze generalizzate non conservative. 

PICCOLE OSCILLAZIONI.
Caso unidimensionale. Punti di stazionarietà per il potenziale.Stabilità e instabilità. Matrice delle masse, e approssimazione quadratica del potenziale. Diagonalizzazione simultanea delle due matrici. Pulsazioni proprie dei modi principali. Piccole oscillazioni.