I . Grandezze fisiche
Metodo scientifico e definizione operativa delle grandezze fisiche. Grandezze fondamentali e derivate. Sistemi di unità di misura: MKS, CGS, S.I., sistema inglese e degli Ingegneri. Analisi dimensionale.
Teoria degli errori di misura. Sensibilità e precisione di uno strumento. Errori sistematici e casuali. Variabili discrete e continue. Media aritmetica e media pesata. Distribuzione delle misure intorno alla media e funzione di probabilità. Errore quadratico medio e varianza. Funzione di probabilità della distribuzione di Gauss. Deviazione standard della media. Legge di propagazione degli errori.
Vettori. Rappresentazione cartesiana. Somma, differenza, prodotto scalare e vettoriale, metodo analitico e grafico. Derivata e integrale di un vettore.
II . Cinematica del punto materiale
Equazioni del moto e della traiettoria, equazione oraria. Moto di un punto nello spazio. Vettori posizione, spostamento, velocità, accelerazione. Moto in una dimensione: moto rettilineo vario, uniforme, uniformemente accelerato. Moto armonico.
Moti piani. Velocità e accelerazione espresse mediante le componenti tangenziale e normale alla traiettoria. Cerchio osculatore ed espressione dell'accelerazione. Moto circolare vario; velocità angolare e lineare, accelerazione normale e tangenziale. Moto circolare uniforme. Moti centrali e velocità areolare. Moto dei gravi. Formule di Poisson.
Moti relativi. Trascinamento traslatorio uniforme e non uniforme. Trascinamento rotatorio. Composizione delle velocità e accelerazioni. Studio dei moti piani assoluti e relativi mediante i versori radiale e trasverso. Accelerazione di Coriolis; casi particolari ed esempi nei moti terrestri. Lancio balistico in un sistema accelerato.
III . Dinamica del punto materiale
Primo principio della dinamica. Sistemi di riferimento inerziali. Secondo principio della dinamica. Quantità di moto e Impulso. Terzo principio della dinamica. Forze: dimensioni, unità di misura, metodo di misura. Forza peso. Forze elastiche e processi oscillatori. Oscillazioni libere, equazione differenziale del moto e sua risoluzione; oscillazioni smorzate e decremento logaritmico; oscillazioni forzate e risonanza. Moto di un corpo in un mezzo viscoso. Attrito radente. Esempi di applicazione dei princìpi della dinamica. Piano inclinato. Pendolo semplice. Momento polare e momento assiale di una forza. Momento della quantità di moto. Teorema e principio di conservazione del momento della quantità di moto; polo fisso e in moto. Sistemi inerziali e non inerziali, forze apparenti. Peso di un punto materiale in quiete e nei vari stati di moto nel riferimento terrestre.
IV . Lavoro ed energia del punto materiale
Lavoro di una forza e del momento di una forza. Potenza. Campi di forze conservativi. Energia potenziale. Linee di forza. Teorema del lavoro e dell'energia cinetica in presenza di forze conservative e non. Princìpi di conservazione dell'energia meccanica e dell'energia totale. Campo terrestre delle forze di gravità. Campo generale delle forze gravitazionali, elastiche, centrifughe. Esempi. Moto di una particella in un campo di forze conservativo. Energia dell'oscillatore armonico.
V . Meccanica dei sistemi di punti materiali
Proprietà del centro di massa di un sistema di punti materiali. Quantità di moto, teorema della quantità di moto (I equazione cardinale) e rispettivo principio di conservazione. Sistemi a massa variabile. Teorema del momento della quantità di moto (II equazione cardinale) e rispettivo principio di conservazione. Teorema del lavoro e dell'energia cinetica per i sistemi. Teorema di König. Collisioni. Urto centrale elastico e anelastico. Urto nel sistema del centro di massa. Parametri nell'urto nello spazio. Pendolo balistico. Legge della riflessione.
VI . Meccanica dei corpi rigidi
Moti dei sistemi rigidi. Prima equazione cardinale. Corpo girevole intorno ad un asse fisso. Momenti di inerzia e teorema di Huygens-Steiner. Momento angolare e seconda equazione cardinale. Energia cinetica rotazionale. Teorema del lavoro e dellenergia cinetica, conservazione. Pendolo composto. Macchina di Atwood. Giroscopi, precessione. Moti rototraslatori e distribuzione istantanea delle velocità. Rotolamento: ruota motrice e non motrice; rotolamento lungo un piano inclinato. Sistemi di forze equivalenti; forze parallele e antiparallele, coppia di forze. Equazioni dellequilibrio. Leve.
VII . Gravitazione
Legge della gravitazione universale. Esperienza di Cavendish. Leggi di Keplero. Determinazione delle masse della terra e del sole. Campo gravitazionale e sua variazione con l'altitudine. Velocità di fuga e lavoro di estrazione. Energia meccanica di un sistema pianeta-satellite. Cenni di traiettorie spaziali. Massa inerziale e massa gravitazionale.
VIII . Onde elastiche
Onde longitudinali e trasversali. Onde di spostamento e di pressione. Espressione spazio-temporale di una perturbazione piana longitudinale sinusoidale. Equazione della propagazione delle onde piane longitudinali: caso generale e propagazione in un solido. Densità di energia e intensità di un'onda; espressione tramite il modello degli oscillatori armonici. Interferenza e battimenti. Onde stazionarie. Effetto Doppler.
IX . Deformazione nei solidi e teoria della elasticità
Dominio elastico e plastico, dislocazioni.
Sistemi cristallografici e indici di Miller. Tensori del secondo rango e formule di trasformazione di vettori e tensori. Proprietà dei tensori, assi principali, valore in una direzione, rappresentazione quadrica.
Tensore degli sforzi. Caratterizzazione, equazioni del moto, sforzo in un punto e formule di Cauchy. Quadrica degli sforzi. Sforzi particolari.
Tensori spostamento, rotazione, deformazione e loro rappresentazione geometrica. Deformazioni omogenee, dilatazione cubica, valore in una direzione. Quadrica ed ellissoide delle deformazioni. Deformazioni particolari.
Tensori materia, limitazioni imposte dalla simmetria cristallina, loro forma nei vari sistemi cristallografici.
Legge di Hooke tensoriale. Tensore del quarto rango delle costanti elastiche e proprietà. Legge di Hooke matriciale. Energia elastica immagazzinata da un cristallo. Simmetria delle matrici delle costanti elastiche e legge di Hooke per cristalli cubici e isotropi. Grado di anisotropia. Modulo di Young, coefficiente di Poisson, modulo di taglio, dilatazione cubica e compressibilità.