Fisica Matematica per Ingegneria Aerospaziale

La rappresentazione cartesiana. Equazione vettoriale. Vettori applicati e momento polare. Momento assiale e proprietà. Regola di calcolo del momento assiale. Campi vettoriali. Risultante e momento risultante di un campo vettoriale. Asse centrale. Campi equivalenti. I due criteri di equivalenza. Equivalenza a zero. Coppie. Coppia di trasporto. Campi vettoriali piani e proprietà. Campo parallelo e proprietà. Centro di un campo parallelo e proprietà. Centro di due vettori paralleli. Legge di variazione delle componenti di un vettore. Definizione di tensore. Tensore doppio. Tensori simmetrici ed emisimmetrici. Criterio di tensorialità di una matrice simmetrica.

Sistemi materiali. Punto materiale, sistema discreto e sistema continuo. Densità di massa. Baricentri e sue proprietà. Baricentri di sistemi omogenei. Calcolo del baricentro di alcuni sistemi omogenei. Momenti statici e sue proprietà. Momenti e prodotti d’inerzia. Leggi di variazione del momento d’inerzia. Il teorema di Huygens-Konig. Proprietà del trasporto. Il tensore d’inerzia. Ellissoide d’inerzia. Proprietà degli assi e piani principali d’inerzia. Ricerca degli assi principali per sistemi piani. Il tensore d’inerzia di alcuni sistemi continui omogenei.

Funzioni a valori vettoriali. Punto variabile. Derivazione di un punto variabile. Ascissa curvilinea e proprietà differenziali delle curve. Terna di Frenét. Prima formula di Frenét. Gli schemi della Cinematica. Descrizioni del moto di un punto. Velocità scalare e vettoriale. Spostamento elementare. Moti uniformi. Accelerazione scalare e vettoriale. Moti uniformemente vari. Moti piani e velocità angolare. Moto circolare. Moto circolare uniforme. Moto armonico. Equazione differenziale del moto armonico. Spirale logaritmica e moto armonico smorzato. Equazione differenziale del moto armonico smorzato.

Sistemi materiali. Atto di moto. Spostamenti rigidi. Moti rigidi. Il riferimento solidale. Equazioni dei moti rigidi. Velocità di rotazione istantanea e formule di Poisson. Campo delle velocità nei moti rigidi. Moti traslatori. Moti rotatori. Moti elicoidali. Asse di moto e teorema di Mozzi. Atto di moto rotatorio ed assi istantanei di rotazione. Spostamenti rigidi elementari. Moti relativi. Il principio dei moti relativi. Teorema di Coriolis e casi particolari. Sistemi vincolati. Classificazione dei vincoli. Grado di libertà e coordinate lagrangiane. Esempi di calcolo del grado di libertà. Sistemi olonomi. Spostamenti possibili e spostamenti virtuali. Moti rigidi piani. Centro istantaneo di rotazione. Teorema di Chasles. Proprietà dell’atto di moto rigido piano. Rotolamento e strisciamento. Traiettorie polari. Moti rigidi sferici. Precessioni regolari. Precessione della Terra.

Introduzione alla Dinamica: leggi di Newton. Riferimenti inerziali. Principio di azione e reazione. Campi di forze elementari. Legge di forza e determinismo dinamico. Equilibrio assoluto. Dinamica in un ambiente non inerziale. Equilibrio relativo. Meccanica terrestre. La forza peso. Lo schema con vincolo. Forze attive e reazioni vincolari. Dinamica del punto vincolato. Vincoli di appoggio ed appartenenza. Leggi dell’attrito. Lavoro elementare. Potenziale di una forza. Esempi di campi conservativi. Lavoro della forza peso. Prima forma del sistema cardinale della Meccanica. Quantità di moto e momento angolare. Moto relativo al baricentro. Relazioni cinetiche. Energia cinetica. Teorema di Konig.

Equazioni cardinali della Meccanica. Leggi di Eulero. Teorema delle quantità di moto. Teorema del moto del baricentro. Applicazioni. Teorema del momento angolare. Lavoro di un sistema di forze. Lavoro nel caso rigido. Proprietà. Teorema dell’energia cinetica. Teorema dell’energia cinetica per un sistema rigido.

Equazioni cardinali della Statica. Equilibrio del corpo rigido. Problemi staticamente determinati o indeterminati. Sistemi isostatici o iperstatici. Esercizi sul calcolo delle reazioni vincolari mediante le equazioni cardinali della Statica. Esercizi ed esempi. Trave appoggiata. Arco a tre cerniere. Spostamenti virtuali. Lavoro virtuale. Il principio delle reazioni vincolari. Il principio dei lavori virtuali. Applicazione del principio dei lavori virtuali al problema dell’equilibrio. Esercizi ed esempi. Il principio di Torricelli. Regola di calcolo delle reazioni vincolari con il principio dei lavori virtuali. Applicazione a travi di tipo Gerber. Travature reticolari piane. Calcolo delle reazioni esterne con le equazioni cardinali della statica. Calcolo delle reazioni interne. Metodo dei nodi e metodo di Ritter. Esercizi ed applicazioni su alcune travature reticolari piane.